Tên luận án:
NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC CỦA DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP SỬ DỤNG TRO BAY VÀ XỈ LÒ CAO LÀM CHẤT KẾT DÍNH GEOPOLYMER
Ngành:
Kỹ thuật xây dựng (Mã số: 9580201)
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án "NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC CỦA DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP SỬ DỤNG TRO BAY VÀ XỈ LÒ CAO LÀM CHẤT KẾT DÍNH GEOPOLYMER" thuộc ngành Kỹ thuật xây dựng, được Phạm Quang Đạo hoàn thành tại Trường Đại học Xây dựng vào năm 2021.
Nghiên cứu này xuất phát từ thực trạng tro bay và xỉ lò cao là nguồn sản phẩm phế thải công nghiệp lớn tại Việt Nam, với khối lượng hàng triệu tấn mỗi năm, nhưng việc sử dụng còn hạn chế, gây ra vấn đề môi trường. Bê tông Geopolymer (GPC) sử dụng các vật liệu này làm chất kết dính có tiềm năng lớn trong việc tiêu thụ phế thải và giảm thiểu tác động môi trường. Tuy nhiên, các đặc tính cơ lý của GPC chịu ảnh hưởng lớn bởi nguồn vật liệu, đòi hỏi nghiên cứu chuyên sâu để làm cơ sở cho lý thuyết tính toán kết cấu.
Mục tiêu chính của luận án là: xây dựng cấp phối GPC đạt cường độ nén đến 50 MPa từ tro bay và xỉ lò cao trong nước mà không cần dưỡng hộ nhiệt; xác định các đặc trưng cơ học như cường độ chịu nén, kéo, mô đun đàn hồi và quan hệ ứng suất – biến dạng; khảo sát sự làm việc của dầm GPC cốt thép trên tiết diện thẳng góc và đề xuất quy trình tính toán phù hợp với Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574:2018; đồng thời nghiên cứu thực nghiệm và mô hình số để kiểm chứng mô hình ứng suất – biến dạng và khảo sát sự phát triển khe nứt, biến dạng ngắn hạn.
Những đóng góp mới của luận án bao gồm: quy trình xây dựng cấp phối GPC không dưỡng hộ nhiệt; mô hình quan hệ ứng suất – biến dạng cho GPC; quy trình tính toán khả năng chịu lực và công thức tính mô men kháng nứt gần đúng cho dầm GPC cốt thép theo TCVN 5574:2018; cùng với việc xây dựng mô hình vật liệu trong mô phỏng số bằng phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) để đánh giá ứng xử của GPC.
Kết quả nghiên cứu đã thành công trong việc xây dựng cấp phối GPC từ nguồn vật liệu trong nước, thiết lập các quan hệ đặc trưng cơ học ổn định và đề xuất các công thức tính toán, quy trình phù hợp với tiêu chuẩn hiện hành. Mô hình số cũng đã được kiểm chứng bằng thực nghiệm, cung cấp dữ liệu quý giá cho các nghiên cứu tiếp theo về biến dạng và sự mở rộng khe nứt của dầm GPC cốt thép. Luận án kiến nghị tiến hành thử nghiệm GPC rộng rãi hơn để phát triển hệ thống tài liệu kỹ thuật và tiêu chuẩn thiết kế, đồng thời đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo về quy trình tính toán biến dạng dầm GPC cốt thép và ứng dụng kết cấu GPC cốt sợi GFRP trong công trình hạ tầng ven biển.
Mục lục chi tiết:
- MỞ ĐẦU
- CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU GPC VÀ SỰ LÀM VIỆC CỦA DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP
- 1.1 Giới thiệu về bê tông geopolymer
- 1.1.1 Khái niệm bê tông geopolymer
- 1.1.2 Thành phần vật liệu của chất kết dính geopolymer
- 1.1.3 Nghiên cứu ứng dụng bê tông geopolymer tại Việt Nam
- 1.1.4 Ứng dụng bê tông geopolymer trên thế giới
- 1.2 Kết quả nghiên cứu về chế tạo và đặc trưng cơ học của GPC
- 1.2.1 Cấp phối và chế tạo vật liệu
- 1.2.2 Quan hệ cường độ chịu nén và chịu kéo
- 1.2.3 Mô đun đàn hồi và hệ số poisson
- 1.2.4 Quan hệ ứng suất - biến dạng
- 1.2.5 Đặc trưng cơ học dài hạn và độ bền vững
- 1.3 Kết quả nghiên cứu về lực dính và ứng xử của dầm GPC cốt thép
- 1.3.1 Nghiên cứu về lực dính của GPC
- 1.3.2 Nghiên cứu về sự làm việc của dầm GPC cốt thép
- 1.4 Lý thuyết tính toán về sự làm việc trên tiết diện thẳng góc của dầm OPC cốt thép
- 1.5 Nhận xét chương 1
- CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM CHẾ TẠO VÀ ĐẶC TRƯNG CƠ HỌC BÊ TÔNG GEOPOLYMER
- 2.1 Nguyên tắc xây dựng cấp phối
- 2.2 Phương pháp xác định đặc trưng cơ học của vật liệu
- 2.3 Vật liệu chế tạo GPC
- 2.3.1 Vật liệu chế tạo chất kết dính
- 2.3.1.1 Chất hoạt hóa
- 2.3.1.2 Nước
- 2.3.2 Cốt liệu
- 2.4 Thực nghiệm khảo sát cấp phối chế tạo GPC
- 2.4.1 Cấp phối khảo sát chế tạo GPC
- 2.4.2 Qui trình chế tạo vật liệu GPC
- 2.4.3 Kết quả khảo sát cấp phối chế tạo GPC
- 2.5 Thực nghiệm xác định đặc trưng cơ học của bê tông.
- 2.5.1 Qui trình thí nghiệm đặc trưng cơ học GPC
- 2.5.2 Cường độ chịu nén
- 2.5.3 Cường độ chịu kéo
- 2.5.4 Mô đun đàn hồi
- 2.5.5 Quan hệ ứng suất biến dạng của bê tông GPC
- 2.6 Nhận xét chương 2.
- CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC TRÊN TIẾT DIỆN THẲNG GÓC CỦA DẦM GPC CỐT THÉP
- 3.1 Quan hệ ứng suất - biến dạng của vật liệu GPC
- 3.1.1 Nguyên tắc lựa chọn mô hình quan hệ ứng suất – biến dạng
- 3.1.2 Đề xuất mô hình quan hệ ứng suất - biến dạng cho GPC
- 3.1.3 Mô đun đàn hồi và hệ số poát-xông
- 3.2 Các giai đoạn làm việc trên tiết diện thẳng góc của dầm GPC cốt thép
- 3.3 Mô men kháng nứt
- 3.3.1 Xây dựng công thức tính mô men kháng nứt
- 3.3.2 Đề xuất hệ số γ xét đến biến dạng dẻo vùng kéo của GPC
- 3.4 Tính toán khả năng chịu lực trên tiết diện thẳng góc
- 3.4.1 Phương pháp tính theo biến dạng phi tuyến
- 3.4.2 Phương pháp tính theo nội lực giới hạn
- 3.5 Kiểm chứng công thức đề xuất cho dầm GPC cốt thép
- 3.6 Nhận xét chương 3
- CHƯƠNG 4 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG SỐ SỰ LÀM VIỆC CỦA DẦM GPC CỐT THÉP
- 4.1 Nghiên cứu thực nghiệm sự làm việc của dầm GPC cốt thép
- 4.1.1 Mục tiêu nghiên cứu
- 4.1.2 Thiết kế mô hình thí nghiệm
- 4.1.3 Thí nghiệm các đặc trưng cơ học của vật liệu
- 4.1.4 Trình tự và xử lý kết quả thí nghiệm dầm
- 4.1.5 Đánh giá kết quả thí nghiệm
- 4.2 Mô hình số ứng xử chịu uốn của dầm bê tông GPC cốt thép
- 4.2.1 Mô hình phần tử hữu hạn dầm bê tông GPC cốt thép
- 4.2.2 Phân tích kết quả mô phỏng số
- 4.3 Tổng hợp so sánh kết quả thực nghiệm và mô phỏng số
- 4.4 Nhận xét Chương 4
- KẾT LUẬN
- Danh mục các công trình đã công bố
- Danh mục tài liệu tham khảo
- Phụ lục