Nghiên cứu ảnh hưởng do co ngót và từ biến đến mất mát ứng suất trước của dầm cầu bê tông Geopolymer ứng suất trước chế tạo tại Việt Nam

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI</b>

<b>Vũ Thành Quang</b>

<b>NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG DO CO NGÓT VÀ TỪ BIẾN ĐẾN MẤT MÁT ỨNG SUẤT TRƯỚC CỦA DẦM CẦU BÊ TÔNG GEOPOLYMER ỨNG SUẤT</b>

<b>TRƯỚC CHẾ TẠO TẠI VIỆT NAM</b>

<b>Chuyên ngành : Xây dựng Cầu hầm Mã số : 9580205-1</b>

<b>LUẬN ÁN TIẾN SĨ</b>

<b>Hà Nội, năm 2024</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI</b>

<b>Vũ Thành Quang</b>

<b>NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG DO CO NGÓT VÀ TỪ BIẾN ĐẾN MẤT MÁT ỨNG SUẤT TRƯỚC CỦA DẦM CẦU BÊ TÔNG GEOPOLYMER ỨNG SUẤT</b>

<b>TRƯỚC CHẾ TẠO TẠI VIỆT NAM</b>

<b>Chuyên ngành : Kỹ thuật XD cơng trình Giao thơng-Xây dựng Cầu hầm</b>

<b>Mã số : 9580205-1</b>

<b>NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:</b>

<b>1. PGS.TS. Nguyễn Bình Hà2. TS. Nguyễn Quốc Bảo</b>

<b>Hà Nội, năm 2024</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tơi. Các số liệu, kết quảnghiên cứu nêu trong luận án là trung thực, đã được cơng bố trên các tạp chí thuộc danhmục tạp chí khoa học được tính điểm cơng trình khoa học quy đổi khi xét công nhận đạttiêu chuẩn chức danh giáo sư, phó giáo sư và chưa từng được công bố trong bất kỳcơng trình nào khác.

Hà Nội, ngày tháng năm 2024Tác giả luận án

Vũ Thành Quang

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

LỜI CẢM ƠN

Em xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc của mình đến tập thể hướng dẫn:PGS.TS Nguyễn Bình Hà và TS Nguyễn Quốc Bảo đã tận tình hướng dẫn, giúpđỡ, tạo điều kiện và động viên trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoànthành luận án.

Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Khoa Đào tạo sau đại học, naylà Phòng Quản lý đào tạo, Khoa Cầu đường, Trường Đại học Xây dựng Hà Nộivà Công ty Bê tông Xuân Mai đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong quá trìnhhọc tập nghiên cứu và thực nghiệm.

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Bộ mơn Cầu và Cơng trìnhngầm, các thầy cơ và chun gia trong và ngồi trường, các thầy cơng tác tạiPhịng thí nghiệm LAS-XD125 - Đại học Xây dựng Hà Nội đã có những đónggóp ý kiến quý báu cho luận án.

Cuối cùng, NCS bày tỏ cảm ơn tới các đồng nghiệp, bạn bè, gia đình vàngười thân đã ln động viên khích lệ tác giả trong q trình học tập, nghiên cứuđể tác giả hoàn thành luận án.

Tác giả luận án

Vũ Thành Quang

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

1.1.2. Những ưu nhược điểm của GPC...7

1.1.3. GPC sử dụng tro bay và xỉ lò cao...9

1.2. Các đặc trưng cơ học của bê tông GPC...11

1.2.1. Cường độ chịu nén...11

1.2.2. Quan hệ ứng suất biến dạng...11

1.2.3. Cường độ chịu nén và cường độ chịu kéo...16

1.2.4. Mô đun đàn hồi và hệ số poisson...18

1.2.5. Tính chất co ngót...20

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

1.2.6. Tính chất từ biến...29

1.3. Những nghiên cứu và áp dụng GPC trên thế giới...32

1.4. Những nghiên cứu và áp dụng GPC tại Việt Nam...38

1.5. Những vấn đề còn tồn tại...43

1.6. Xây dựng giả thuyết nghiên cứu...45

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU... 47

2.1. Phương pháp thí nghiệm cường độ chịu nén theo tiêu chuẩn ASTM C39,TCVN 3118-2022...47

2.1.1. Thiết bị dụng cụ...47

2.1.2. Lấy mẫu và chuẩn bị mẫu thử...48

2.1.3. Cách tiến hành...49

2.1.4. Xác định diện tích chịu lực của viên mẫu...49

2.1.5. Xác định tải trọng phá hủy viên mẫu...49

2.2. Thí nghiệm xác định quan hệ ứng suất - biến dạng và mô đun đàn hồi củabê tông theo ASTM C469...51

2.3. Co ngót của bê tơng...51

2.3.1. Co ngót tự sinh (Autogenous Shrinkage)...53

2.3.2. Co ngót khơ...552.3.3. Một số mơ hình dự báo biến dạng co ngót của bê tơng trong các tiêu chuẩn

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

hiện hành...56

2.3.4. Thực nghiệm xác định biến dạng co ngót TCVN 3117-2022 [20] vàASTM C157/C157M-17 [37]...63

2.4. Từ biến của bê tông...67

2.4.1. Những vấn đề cơ bản về từ biến của bê tông...67

2.4.2. Xác định đặc trưng từ biến theo AASHTO-LRFD 2017 và TCVN 2017...70

11823-2.4.3. Thực nghiệm đo đạc biến dạng từ biến theo ASTM C512 [38]...71

2.5. Thiết kế mơ hình dầm thí nghiệm...72

2.6. Nhận xét chương 2...74

CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH MÔ ĐUNĐÀN HỒI, CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN, QUAN HỆ ỨNG SUẤT BIẾNDẠNG, HỆ SỐ TỪ BIẾN VÀ CO NGÓT CỦA GPC...75

3.1. Thành phần cấp phối mẫu thí nghiệm và dầm GPC UST...75

3.2. Kết quả thí nghiệm xác định cường độ chịu nén bê tơng GPC...77

3.3. Kết quả thí nghiệm mơ đun đàn hồi và quan hệ ứng suất biến dạng...80

3.3.1. Kết quả thí nghiệm mơ đun đàn hồi...80

3.3.2. Kết quả thí nghiệm quan hệ ứng suất - biến dạng...83

3.4. Thực nghiệm đo đạc biến dạng co ngót của GPC...86

3.4.1. Tính tốn và xử lý kết quả...87

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

3.4.2. Kết quả tính tốn biến dạng tỷ đối do co ngót...87

3.5. So sánh kết quả thực nghiệm co ngót GPC với OPC theo tiêu chuẩnAASHTO LRFD 2017, TCVN 11823:5 2017...91

3.6. Kết quả đo biến dạng từ biến GPC...100

3.6.1. Kết quả đo đạc biến dạng từ biến...101

3.6.2. Kết quả tính tốn hệ số từ biến của GPC...102

3.7. So sánh kết quả thực nghiệm từ biến của GPC với OPC theo tiêu chuẩnAASHTO LRFD 2017, TCVN 11823:5 2017...106

3.8. Nhận xét chương 3...112

CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ, ĐÚC DẦM THÍ NGHIỆM, THEO DÕIMMUST TRONG CÁP UST DO CO NGÓT VÀ TỪ BIẾN...114

4.1. Thiết kế dầm GPC UST tiết diện T dài 10,4m phục vụ thí nghiệm...114

4.1.1. Mục tiêu của thí nghiệm...114

4.1.2. Cơ sở xây dựng mơ hình...114

4.1.3. Xác định kích thước dầm...115

4.1.4. Bố trí thiết bị đo MMUST do co ngót và từ biến...117

4.2. Cơng tác đúc dầm thí nghiệm...118

4.2.2. Mất mát ứng suất trong cáp UST dầm thực nghiệm...125

4.2.3. Kết quả đo thực nghiệm...125

4.3. Nhận xét chương 4...135

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

5.1.2. Thơng số cầu thiết kế...137

5.1.3. Thơng số kích thước mặt cắt ngang, cáp dứng suất trước dầm I33m . 1385.2. Kiểm toán dầm theo các TTGH cường độ và sử dụng...140

5.2.1. Kiểm toán dầm theo TTGH sử dụng...140

5.2.2. Kiểm toán dầm theo TTGH cường độ...143

5.3. So sánh mất mát ứng suất trước của dầm I33m sử dụng vật liệu GPC và vậtliệu OPC...146

5.3.1. Thông số cầu dầm I33m sử dụng OPC...146

5.3.2. Kết quả tính tốn giá trị ứng suất còn lại trong cáp sau khi trừ đi cácMMUS...146

5.4. Nhận xét chương 5...148

KẾT LUẬN...149

TÀI LIỆU THAM KHẢO...151

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆUChữ cái Latinh viết hoa

tham chiếu

Viện bê tông của Hoa Kỳ

2018

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

của châu Âu

TCVN 5574: 2018 Tiêu chuẩn Việt Nam - Thiết kế kết cấubê tông cốt thép

Chữ cái Latinh viết thường

tham chiếu

tông

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

f<small>ct,sp</small> Cường độ chịu kéo ép chẻ

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1-1. Các dạng cấu trúc phân tử của geopolymer [27]...6

Hình 1-2. Ranh giới giữa CKD và cốt liệu trong GPC (a, b) và OPC (c) [27]...7

Hình 1-3. Hình ảnh chụp Xray sản phẩm sau phản ứng của (a) xỉ lị cao (b) tro bay (c) Xi măng...9

Hình 1-4. Cơ chế hình thành cường độ của bê tơng GPC sử dụng cả tro bay và xỉ lò cao (nhánh bên trái) [66]...10

Hình 1-5. Quan hệ ứng suất – biến dạng với các mẫu thí nghiệm có cường độ 40MPa và 60MPa của Hardjito & Rangan (2005) [63]...12

Hình 1-6. So sánh ứng suất – biến dạng mẫu 23 với phương trình Collins [63] 13Hình 1-7. So sánh Ứng suất – biến dạng mẫu 24 với phương trình Collins [63]... 13

Hình 1-8. So sánh Ứng suất – biến dạng mẫu 26 với phương trình Collins [63]... 13

Hình 1-9. Biểu đồ ứng suất-biến dạng của mẫu GPC tro bay thực nghiệm và vớimơ hình Popovis được tính từ cường độ cực hạn của GPC tro bay. 14Hình 1-10. Biểu đồ ứng suất-biến dạng của mẫu GPC xỉ lò cao thực nghiệm vàvới mơ hình Popovis được tính từ cường độ cực hạn của GPC xỉ lịcao [83]...14

Hình 1-11. Quan hệ ứng suất biến dạng của GPC [59]...15

Hình 1-12. Sự phát triển cường độ chịu nén của bê tông GPC [12]...18

Hình 1-13. Sự ngót của GPC [51]...21

Hình 1-14. Co ngót của GPC bảo dưỡng nhiệt và điều kiện thường [40] 21

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

Hình 1-18. Biến dạng co ngót của GPC và OPC trong thời gian 1 năm [54]...24

Hình 1-19. Co ngót tự sinh của vữa AAS với lượng gel nano C-A-S-H khác nhau[39]...25

Hình 1-20. Độ co ngót của bê tơng AAS (trái: w/b=0,45, phải: w/b=0,52) với cácliều lượng khác nhau (0%, 5% và 10%) Ca(OH)<small>2</small> [92]...26

Hình 1-21. Độ co ngót tự sinh (AS) của bê tông AAS và AASF [96]...27

Hình 1-22. Sự co ngót tự sinh của AAS và AASF [96]...28

Hình 1-23. Co ngót tổng và co ngót tự sinh của GPC và OPC [46]...28

Hình 1-24. Từ biến theo các cấp cường độ chịu nén GPC bảo dưỡng nhiệt [40]... 30

Hình 1-25. Hệ số từ biến của GPC và OPC [54]...31

Hình 1-26. So sánh hệ số từ biến của GPC và OPC thời điểm 650 ngày tuổi [46]... 31

Hình 1-27. So sánh hệ số từ biến của GPC và OPC thời điểm 120 ngày tuổi [46]... 32

Hình 1-28. Sản phẩm bê tơng tươi E-Crete™ và các cơng trình sử dụng [90]...33

Hình 1-29. Ứng dụng GPC trong cơng trình nhà...33

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

Hình 1-30. Sản phẩm từ GPC của cơng ty ROCLA [34]...34

Hình 1-31. Sân bay Wellcamp xây dựng bằng bê tơng EFC [64]...35

Hình 1-32. Sử dụng GPC làm tường chắn và bể chứa nước [60]...35

Hình 1-33. Cầu Murrarie Plant sử dụng GPC [73]...36

Hình 1-34. Cầu bản trên đường ô tô GPC 40MPa tại thành phố Toowoomba [73]... 36

Hình 1-35. Tấm panel bê tơng E-Crete 55MPa đúc sẵn ở Cầu Phố Salmon, CảngMelbourne, Victoria, Úc [90]...37

Hình 1-36. Thử nghiệm sử dụng GPC UST cho tà vẹt tại Ấn Độ [7]...37

Hình 2-1. Dạng phá huỷ khơng phù hợp của mẫu trụ...50

Hình 2-2. Biến dạng co ngót trong bê tơng thơng thường...52

Hình 2-3. Các giai đoạn của biến dạng co ngót trong bê tơng thơng thường 53

Hình 2-4. Co ngót tự sinh và co ngót hóa học...54

Hình 2-5. Co ngót tự sinh trong bê tông OPC - (Vật liệu thủy hóa - hình màu tối;các mao mạch nước - Hình màu xám; các mao mạch rỗng - Hình màutrắng...54

Hình 2-6. Co ngót tự sinh và co ngót hóa học theo thời gian...55

Hình 2-7. Quá trình gây ứng suất kéo khi nước bị bốc hơi trong co ngót khơ 55

Hình 2-8. Biến dạng co ngót của bê tơng theo BS 8110...60

Hình 2-9. Thiết bị đo độ co...63

Hình 2-10. Tính chất thay đổi theo thời gian của từ biến...67

Hình 2-11. Đường cong quan hệ ứng suất biến dạng do từ biến...69

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

Hình 2-12. Hệ gia tải và sơ đơ thí nghiệm từ biến...71

Hình 3-1. Tổ mẫu thí nghiệm cường độ chịu nén...78

Hình 3-2. Mẫu thí nghiệm cường độ chịu nén (trái) và mẫu nén bị phá huỷ (phái)... 78

Hình 3-3. Mẫu nén bị phá huỷ...79

Hình 3-4. Thí nghiệm mơ đun đàn hồi của GPC...81

Hình 3-5. Quan hệ ứng suất biến dạng mẫu GPC1 (Đến 40% f’c)...81

Hình 3-6. Quan hệ ứng suất biến dạng mẫu GPC2 (Đến 40% f’c)...82

Hình 3-7. Quan hệ ứng suất biến dạng mẫu GPC3 (Đến 40% f’c)...82

Hình 3-8. Kết quả thí nghiệm quan hệ ứng suất biến dạng của mẫu GPC1...83

Hình 3-9. Kết quả thí nghiệm quan hệ ứng suất biến dạng của mẫu GPC2...84

Hình 3-10. Kết quả thí nghiệm quan hệ ứng suất biến dạng của mẫu GPC3...84

Hình 3-11. Kết quả thí nghiệm quan hệ ứng suất biến dạng của GPC...86

Hình 3-12. Sơ đồ thí nghiệm đo co ngót và bố trí thiết bị đo trên mẫu thí nghiệm... 87

Hình 3-13. Biến dạng tỷ đối do co ngót của mẫu GPC1...89

Hình 3-14. Biến dạng tỷ đối do co ngót của mẫu GPC2...89

Hình 3-15. Biến dạng tỷ đối do co ngót của mẫu GPC3...90

Hình 3-16. Biến dạng tỷ đối do co ngót của ba mẫu GPC...90

Hình 3-17. Biểu đồ kết quả biến dạng co ngót của OPC theo AASHTO LRFD 2017...93Hình 3-18. Biểu đồ so sánh biến dạng co ngót của GPC1 thực nghiệm và OPC

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

Hình 3-22. Biểu đồ tỷ lệ % biến dạng co ngót GPC/ OPC (%)...98

Hình 3-23. Co ngót tổng và co ngót tự sinh của GPC và OPC...99

Hình 3-24. Phương trình hồi quy xác định biến dạng của GPC...99

Hình 3-25. Khn chế tạo và mẫu thí nghiệm đo từ biến...100

Hình 3-26. Gia tải mẫu đo từ biến trên hệ khung gia tải...100

Hình 3-27. Kết quả tính tốn thực nghiệm hệ số từ biến của mẫu GPC1...103

Hình 3-28. Kết quả tính tốn thực nghiệm hệ số từ biến của mẫu GPC2...104

Hình 3-29. Kết quả tính tốn thực nghiệm hệ số từ biến của mẫu GPC3...104

Hình 3-30. Kết quả đo thực nghiệm hệ số từ biến của GPC...105

Hình 3-31. Kết quả so sánh hệ số từ biến của GPC1 thực nghiệm và OPC theo AASHTO LRFD 2017 (trái) và tỷ lệ % GPC1/OPC (phải)...108

Hình 3-32. Kết quả so sánh hệ số từ biến của GPC2 thực nghiệm và OPC theo AASHTO LRFD 2017 (trái) và tỷ lệ % GPC2/OPC (phải)...108

Hình 3-33. Kết quả so sánh hệ số từ biến của GPC3 thực nghiệm và OPC theo AASHTO LRFD 2017 (trái) và tỷ lệ % GPC3/OPC (phải)...109Hình 3-34. Kết quả so sánh hệ số từ biến của GPC thực nghiệm và OPC theo

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

Hình 4-5. Bố trí thiết bị dây rung theo chiều dài dầm...117

Hình 4-6. Bố trí thiết bị theo MCN và ký hiệu điểm đo dây rung tai các vị trí 118Hình 4-7. Máy đo thiết bị dây rung...118

Hình 4-8. Cơng tác chuẩn bị vật liệu...119

Hình 4-9. Cơng nhân lắp đặt cốt thép thường...119

Hình 4-10. Lắp đặt cáp UST...120

Hình 4-11. Căng kéo cáp UST...121

Hình 4-12. Lắp đặt thiết bị cảm biến dây rung trong cốt thép thường và thép USTtại tiết diện giữa nhịp...121

Hình 4-13. Lắp đặt ván khn...122

Hình 4-14. Hệ thống tender liên kết ván khn thành trên và dưới...122

Hình 4-15. Cơng tác trộn bê tơng GPC...123

Hình 4-16. Vận chuyển bê tơng bằng xe gịong và tiến hành đổ bê tơng...123

Hình 4-17. Đổ bê tơng xong...123

Hình 4-18. Tháo ván khn dầm...124

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

Hình 4-19. Độ vồng sau khi cắp cáp là 1.8cm...124

Hình 4-20. Biểu đồ MMUS theo ngày đo cáp số 2...127

Hình 4-21. Biểu đồ MMUS tích luỹ theo thời gian cáp số 2...128

Hình 4-22. Biểu đồ MMUS tích luỹ theo thời gian cáp số 2...128

Hình 4-23. Biểu đồ MMUS theo ngày đo cáp số 1...131

Hình 4-24. Biểu đồ MMUS tích luỹ theo thời gian cáp số 1...132

Hình 4-25. Biểu đồ MMUS tích luỹ theo thời gian cáp số 1...133

Hình 4-26. Biểu đồ so sánh MMUS của 2 bó cáp theo chiều dài dầm...134

Hình 4-27. Biểu đồ so sánh MMUS theo chiều dài dầm giữa GPC thực nghiệm và tính tốn theo tiêu chuẩn...135

Hình 5-1. Cấu tạo mặt cắt ngang dầm...138

Hình 5-2. Bố trí cáp dự ứng lực tại mặt cắt giữa nhịp và mặt cắt đầu dầm...139

Hình 5-3. Kiểm tốn dầm GPC theo TTGH sử dụng I...140

Hình 5-4. Kiểm tốn dầm GPC theo TTGH sử dụng I...141

Hình 5-5. Kiểm toán dầm GPC theo TTGH sử dụng II...142

Hình 5-6. Kiểm tốn dầm GPC theo TTGH sử dụng III...142

Hình 5-7. Kiểm tốn sức kháng uốn dầm theo TTGH cường độ...145

Hình 5-8. Kiểm tốn sức kháng cắt dầm theo TTGH cường độ...145

Hình 5-9. Kiểm tốn sức kháng xoắn dầm theo TTGH cường độ...145

Hình 5-10. Giá trị ứng suất cịn lại trong bó cáp 1 và 2 của GPC và OPC...147

Hình 5-11. Giá trị ứng suất cịn lại trong bó cáp 3 và 4 của GPC và OPC...148

Hình 5-12. Giá trị ứng suất cịn lại trong bó cáp 5 của GPC và OPC...148

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1-1. Trị số thực nghiệm biến dạng của GPC...15

Bảng 1-2. Cường độ chịu nén và kéo ép chẻ theo thí nghiệm của Hardjito & Rangan, tiêu chuẩn AASHTO LRFD 2017 và TCVN 11823-5:2017... 16

Bảng 1-3. Cường độ chịu kéo của GPC...17

Bảng 1-4. Mô đun đàn hồi và hệ số poisson của GPC theo Rangan...18

Bảng 1-5. Công thức xác định mô đun đàn hồi của GPC...19

Bảng 3-1. Thành phần cốt liệu bê tơng GPC mẫu thí nghiệm...76

Bảng 3-2. Thành phần hoá học của tro bay nhiệt điện Phả Lại...76

Bảng 3-3. Thành phần hạt của tro bay nhiệt điện Phả Lại...76

Bảng 3-4. Thành phần hố học của xỉ lị cao Hòa Phát...77

Bảng 3-5. Thành phần hạt của xỉ lò cao Hòa Phát...77

Bảng 3-6. Cường độ chịu nén của GPC tại 7 và 28 ngày tuổi...79

Bảng 3-7. Trị số thực nghiệm biến dạng sb0 của GPC khi chịu nén...85

Bảng 3-8. Kết quả biến dạng tỷ đối do co ngót của từng mẫu bê tơng GPC...88

Bảng 3-9. Kết quả tỷ lệ % của các mẫu thí nghiệm GPC/OPC...92

Bảng 3-10. Kết quả so sánh giá trị biến dạng co ngót giữa GPC với OPC theo tiêu chuẩn AASHTO LRFD 2017...96

Bảng 3-11. Kết quả đo đạc và tính tốn biến dạng từ biến (đơn vị: 10^<small>-6</small>)...101

Bảng 3-12. Kết quả tính tốn hệ số từ biến của mẫu GPC...102

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

Bảng 3-13. Kết quả tính tốn tỷ lệ % của các mẫu thí nghiệm GPC/OPC...107

Bảng 3-14. Kết quả so sánh hệ số từ biến GPC/OPC theo AASHTO LRFD 2017... 109

Bảng 4-1. Khối lượng thành phần vật liệu đúc dầm thí nghiệm GPC...119

Bảng 4-2. Thông số vật liệu cáp UST...125

Bảng 4-3. Mất mát ứng suất theo thời gian của cáp UST số 2...126

Bảng 4-4. MMUS tích luỹ theo thời gian của cáp UST dầm GPC thí nghiệm 127 Bảng 4-5. Mất mát ứng suất theo thời gian của cáp UST số 1...129

Bảng 4-6. MMUS tích luỹ theo thời gian của cáp UST số 1...131

Bảng 4-7. Kết quả so sánh MMUS giữa thực nghiệm và tính theo tiêu chuẩn TCVN 11823-2017 (MPa)...134

Bảng 5-1. Thơng số vật liệu thiết kế dầm GPC...136

Bảng 5-2. Các thông số cơ bản của cầu...137

Bảng 5-3. Kích thước cơ bản dầm tại tiết diện đầu dầm và giữa nhịp...138

Bảng 5-4. Kiểm toán ứng suất trong giai đoạn 1...140

Bảng 5-5. Kiểm toán ứng suất trong giai đoạn 2...141

Bảng 5-6. Kiểm toán ứng suất trong giai đoạn 3...143

Bảng 5-7. Kiểm toán dầm theo TTGH cường độ...143

Bảng 5-8. Thông số vật liệu thiết kế dầm OPC...146

Bảng 5-9. Giá trị ứng suất còn lại trong cáp sau khi từ các MMUS (MPa)...146

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

Hiện nay tại Việt Nam, cứ mỗi tấn xi măng phát thải ra 667,57kg CO<small>2</small>,trong khi sản lượng xi măng năm 2022 của Việt Nam là 99,7 triệu tấn. Do đó,việc giảm lượng xi măng trong quá trình xây dựng tại nước ta sẽ đóng góp tíchcực cho cam kết của Chính phủ.

Bê tông Geopolymer (GPC) là bê tông không sử dụng chất kết dính ximăng và tận dụng được nguồn phế thải của q trình sản xuất cơng nghiệp nhưtro bay của nhà máy nhiệt điện; xỉ lò cao của nhà máy luyện gang, thép… Do đó,trên thế giới GPC được biết đến như là một vật liệu xanh, thân thiện với mơitrường và có nhiều đặc tính kỹ thuật tốt như hạn chế ăn mịn hóa học, bền trongmôi trường xâm thực, phát triển cường độ ngắn ngày nhanh, khả năng chịu nhiệttốt, không sinh nhiệt trong q trình đổ bê tơng...

Tại Việt Nam, khối lượng bê tơng xi măng (OPC) sử dụng trong các cơngtrình cầu hiện nay là rất lớn, kết cấu dầm chủ yếu là OPC, kết cấu trụ thì gần nhưhồn tồn là OPC. Các kết cấu nhịp cầu đa số là dầm OPC ứng suất trước (UST),do đó cần nghiên cứu áp dụng GPC UST vào trong cơng trình cầu sẽ góp phầngiảm phát thải CO<small>2</small>.

Khi thiết kế kết cấu BT UST thì việc xác định được mất mát ứng suất trước(MMUST) do ma sát, co ngắn đàn hồi, tụt neo, chùng dão, co ngót và từ biến làbắt buộc phải thực hiện, trong đó xác định được mất mát theo thời gian của co

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

ngót và từ biến là rất quan trọng và khó khăn.

Các nghiên cứu về kết cấu GPC UST hầu như không thấy công bố. Cácnghiên cứu về biến dạng dài hạn do co ngót và từ biến của GPC trên thế giới đếnnay vẫn cịn ít, kết quả rất phân tán, trước đây cho kết quả nhỏ hơn của OPCnhưng gần đây một số nghiên cứu lại cho kết quả ngược lại là giá trị của GPC lạilớn hơn.

Với những lý do nêu trên, việc tiến hành: “Nghiên cứu ảnh hưởng do congót và từ biến đến mất mát ứng suất trước của dầm cầu bê tông Geopolymerứng suất trước chế tạo tại Việt Nam” là rất cần thiết.

Mục đích của đề tài

Nghiên cứu về MMUST do co ngót, từ biến của dầm cầu GPC UST, trongđó GPC sử dụng vật liệu ở Việt Nam.

Mục tiêu của đề tài:

(1) Tổng quan về nghiên cứu và ứng dụng GPC trên thế giới và ở Việt Nam.(2) Nghiên cứu đề xuất đường quan hệ ứng suất - biến dạng khi nén của GPC sử dụng vật liệu tại Việt Nam.

(3) Nghiên cứu thực nghiệm về co ngót, từ biến của GPC, đo đạc MMUSTtrong cáp UST do co ngót, từ biến theo thời gian của dầm GPC UST.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Quan hệ ứng suất biến dạng khi nén; MMUST do congót và từ biến của dầm cầu GPC UST.

Phạm vi nghiên cứu: GPC được chế tạo từ các vật liệu của Việt Nam và GPC UST được áp dụng cho cơng trình cầu.

Phương pháp nghiên cứu

</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">

(1) Phương pháp nghiên cứu tài liệu: sử dụng để nghiên cứu tổng quan tàiliệu nhằm kế thừa, tổng hợp, phân tích các nghiên cứu, ứng dụng GPC trong vàngoài nước.

(2) Phương pháp lý thuyết: sử dụng các lý thuyết về bê tơng; mơ hình congót và từ biến; mất mát ứng suất trước do co ngót và từ biến trong dầm UST.

(3) Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: để xác định đường quan hệ ứngsuất biến dạng, co ngót, từ biến, mất mát ứng suất trước do co ngót, từ biến theothời gian.

(4) Phương pháp xử lý thông tin: các thơng tin định tính và định lượngđược xử lý nhằm tìm ra các quy luật và các mối quan hệ phục vụ phân tích, sosánh kết quả nghiên cứu.

Đóng góp mới của luận án

1. Đã xác định được mô đun đàn hồi, cường độ chịu nén, quan hệ ứng suất- biến dạng, biến dạng dài hạn do co ngót và từ biến trong 180 ngày và so sánhkết quả biến dạng của GPC chế tạo tại Trường Đại học Xây dựng Hà Nội với mơhình co ngót và từ biến của OPC theo tiêu chuẩn AASHTO LRFD 2017.

2. Kết quả thực nghiệm đo đạc MMUST do co ngót và từ biến (bỏ qua mấtmát do chùng dão) trong thời gian 6 tháng trên mơ hình dầm GPC UST tiết diệnchữ T dài 10,4m.

3. Luận án đã sử dụng các hệ số co ngót và từ biến, cường độ, mất mát ứngsuất do co ngót và từ biến để tính tốn dầm cầu liên hợp I33m bằng GPC, các kếtquả tính tốn được so sánh với dầm tương tự sử dụng OPC cho thấy rằng sự làmviệc của dầm GPC UST tương tự như dầm OPC UST.

Ý nghĩa khoa học của đề tài.

- Xác định được mô đun đàn hồi, cường độ chịu nén, quan hệ ứng suất biến

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

dạng của vật liệu GPC sử dụng vật liệu tại Việt Nam;

- Các số liệu thực nghiệm về co ngót, từ biến của GPC, xác định đườngcong thực nghiệm co ngót từ biến, so sánh với mơ hình co ngót, từ biến của OPCtheo tiêu chuẩn AASHTO LRFD 2017, TCVN 11823-5:2017 sẽ giúp cho chúngta có nhận thức chính xác và rõ ràng hơn về GPC.

- Kết quả đo đạc mất mát ứng suất trong cáp UST do co ngót, từ biến trênmơ hình dầm GPC UST tiết diện chữ T dài 10,4m được đo liên tục trong thờigian 6 tháng kể từ khi chế tạo dầm là rất quý giá cho những người nghiên cứu vàthiết kế dầm GPC UST.

- Phân tích về MMUST do co ngót, từ biến trên mơ hình cầu dầm giản đơnsử dụng GPC và OPC.

Nội dung của luận án được trình bày theo bố cục như sau:

Ngoài phần mở đầu, phần kết luận, các mục lục, luận án sẽ được bố cục thành 5 chương với cấu trúc và nội dung như sau:

<i>Mở đầu</i>

<i>Chương 1: Tổng quan về việc nghiên cứu ứng dụng GPC trên thế giới và Việt Nam</i>

<i>Chương 2: Cơ sở khoa học và phương pháp nghiên cứu</i>

<i>Chương 3: Nghiên cứu thực nghiệm xác định mô đun đàn hồi, cường độchịu nén, quan hệ ứng suất biến dạng, hệ số từ biến và co ngótcủa GPC</i>

<i>Chương 4: Thiết kế, đúc dầm thí nghiệm, theo dõi MMUS trong cáp UST do co ngót và từ biến</i>

<i>Chương 5: Áp dụng GPC vào cầu dầm UST nhịp giản đơn 33m, so sánh MMUST do co ngót và từ biến khi sử dụng GPC và OPCKết luận</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">

1.1.1. Cấu trúc hình thành CKD geopolymer

Có khá nhiều nghiên cứu trên thế giới về cơ chế động học phản ứng giảithích q trình đơng kết và rắn chắc của CKD kiềm hoạt hóa. Theo Davidovits J.[50], cơ chế q trình kiềm hoạt hóa bao gồm các phản ứng phân hủy nguyênliệu thành dạng cấu trúc ổn định thấp và phản ứng nội tại. Trước tiên là q trìnhbẻ gãy các liên kết cộng hóa trị Si-O-Si và Al-O-Si khi pH của kiềm tăng lên. Vìthế những nhóm ngun tố này được chuyển sang hệ keo. Sau đó xảy ra sự tíchtụ các sản phẩm bị phá hủy với phản ứng nội tại giữa chúng tạo cấu trúc ổn địnhthấp, tiếp theo ở giai đoạn thứ 3 là q trình hình thành cấu trúc đơng đặc.

Vào năm 1978, Joseph Davidovits đã nghiên cứu phát triển và được nhậnbằng sáng chế về CKD mêta cao lanh sử dụng kiềm hoạt hóa, sau này gọi làgeopolymer. Tiếp đó, geopolymer được nghiên cứu rộng rãi với việc sử dụnghợp chất giàu alumino-silicat như tro bay, xỉ lị cao… được hoạt hóa kiềm làmCKD thay thế xi măng. Cấu trúc geopolymer có thể có một trong ba dạng cơbản như

(i) Poly (sialate) có O-) lặp lại, (ii) Poly (sialate-siloxo) có O-Si-O-) lặp lại, (iii) Poly (sialate-disiloxo) có (-Si-O-Al-O-Si-O-Si-O-) lặp lại[49]. Các dạng kết hợp khác nhau của poly (sialate) được chỉ ra trong Hình 1-1.

</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">

Hình 1-1. Các dạng cấu trúc phân tử của geopolymer [27]

Theo Kumar và Mehrotra [67], từ kết quả phân tích nhiễu xạ tia X (XRD)của CKD tro bay hoạt hóa kiềm cho thấy pha tinh thể gốc không thay đổi theophản ứng của chất kích hoạt. Một số thí nghiệm kiểm tra cho thấy xuất hiệnkhống thạch anh nhiều có thể do thành phần hạt cát còn lại ở mẫu. Thành phầnzeolite cũng xuất hiện ở kết quả XRD dưới dạng khoáng hydroxysodalite(Na<small>4</small>Al<small>3</small>Si<small>3</small>O<small>12</small>OH) và herschelite (NaAlSi<small>2</small>O<small>6</small>. 3H<small>2</small>O). Khi phân tích ảnh bề mặtmẫu cho thấy trước khi hoạt hóa, tro bay có dạng hình cầu với kích thước khácnhau và chứa tinh thể mulit và sắt. Sau khi hoạt hóa, có một số hạt cầu chưa phảnứng và gel aluminosilicat (có tỷ lệ mol Si/Al=1.6-1.8 và Na/Al=0.46-0.68) trongvữa chỉ chứa chất hoạt hóa là NaOH. Khi chất hoạt hóa có chứa nước thủy tinhthì sản phẩm cuối đặc hơn với tỷ lệ monl Si/Al=2.7 và Na/Al=1.5.

</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">

Hình 1-2. Ranh giới giữa CKD và cốt liệu trong GPC (a, b) và OPC (c) [27]Đối với BTXM pclăng thơng thường thì vùng chuyển tiếp giữa hồ ximăng và cốt liệu có cấu trúc kết tinh, rỗng nhiều hơn, có các mặt nứt, vết nứt vàcường độ nhỏ hơn vùng hồ [3] Hình 1-2. Chiều dày của lớp chuyển tiếp này là từ20-100 m. Đối với GPC tro bay, đặc điểm của ranh giới giữa CKD geopolymervà cốt liệu là khơng có vùng chuyển tiếp. Điều này trái ngược với BTXMpoóclăng [56]. Do vậy, GPC tro bay có thể có tính chất cơ học cao hơn và độ bềntốt hơn BTXM thông thường.

1.1.2. Những ưu nhược điểm của GPC

Hiện nay GPC đã và đang được nghiên cứu rộng rãi do GPC có các tínhchất kỹ thuật cho các cơng trình xây dựng và góp phần bảo vệ mơi trường, vớicác ưu nhược điểm chính sau.

<i>1.1.2.1. Ưu điểm</i>

+ Về khả năng chịu lực, GPC sử dụng tro bay sớm đạt cường độ cao sauphản ứng kiềm (đạt 60-70 MPa sau 24h).

+ Co ngót và từ biến của GPC tro bay nhỏ.

+ GPC có khả năng chịu ăn mịn hóa học và tốt nhất là khả năng chịu axit.+ GPC chịu nhiệt tốt cả trong điều kiện môi trường thường và khắc nghiệt.+ Việc sử dụng GPC góp phần giảm hiện tượng nóng dần của trái đất do

</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">

giảm phát thải CO<small>2</small>.

+ Bên cạnh đó, việc sử dụng GPC sẽ giảm diện tích bãi chứa chất thải dotận dụng được các phế thải của quá trình sản xuất công nghiệp như: tro bay củanhà máy nhiệt điện; xỉ lò cao của nhà máy luyện gang, thép; ...

<i>1.1.2.2. Nhược điểm</i>

<i>+ GPC là loại vật liệu mới đối với ngành xây dựng của Việt nam nói</i>

chung và ngành cầu nói riêng. Tại Úc, Mỹ, Anh đã có những tiêu chuẩn khi ápdụng loại bê tông này, đặc biệt với cấu kiện đúc sẵn, tuy nhiên Việt Nam chưacó những quy định, tiêu chuẩn ban hành về loại bê tơng này;

+ Đối với cơng trình có u cầu cường độ bê tơng mác cao (>60Mpa) làkiểm sốt hàm lượng chất hoạt (CHH) hóa khi chế tạo GPC. Hàm lượng CHH>12% làm suy giảm đáng kể tính cơng tác (độ sụt <5cm) dẫn tới không thể sửdụng trong công tác bơm bê tơng trong những cơng trình có quy mơ lớn. Đồngthời khi chế tạo GPC mác cao thì hàm lượng xỉ lò cao khá lớn so với tro bay, dođó q trình đầm rung phải đặc biệt lưu ý để tránh dẫn tới hiện tượng tách nước.

+ Giá thành: Một trong những hạn chế lớn của GPC thông thường là sửdụng CHH dạng lỏng (thủy tinh lỏng và dung dịch kiềm). Dạng CHH lỏng nàyyêu cầu phải được chuẩn bị trước dung dịch để đúng nồng độ mol quy ước, nguyhiểm khi tiếp xúc với dung dịch kiềm mạnh trực tiếp,… Một giải pháp để phổbiến việc áp dụng GPC là sử dụng CHH dạng tinh thể. Tuy nhiên, việc nhậpkhẩu CHH dạng tinh thể còn khá hạn chế và làm tăng giá thành khi sử dụngGPC. Chi phí CHH dạng tinh thể khoảng 0.8$/kg, vẫn còn quá cao so với bêtơng thường.

+ Do có thành phần tro bay là chất thải của nhà máy nhiệt điện, nên thườngchỉ áp dụng ở những nước có nhà máy nhiệt điện phát triển;

+ Do có thành phần xỉ lị cao là chất thải của nhà máy luyện kim, hiện nay

</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30">

chưa có đánh giá về việc xỉ lị cao có ảnh hưởng thế nào đến sức khoẻ con ngườivì nghi ngại trong xỉ lị cao vẫn chứa hàm lượng sắt, do đó GPC mác cao vẫnchưa được sử dụng rộng rãi.

+ GPC chưa được nghiên cứu nhiều về kết cấu cơng trình.1.1.3. GPC sử dụng tro bay và xỉ lò cao

Để khắc phục được nhược điểm chính đối với bê tơng GPC khi sử dụng trobay là bảo dưỡng nhiệt, việc thay thế xỉ lò cao nhằm đảm bảo phát triển nhanh ởđộ tuổi ngắn ngày được coi là một trong những biện pháp nhằm tăng tính ứngdụng của loại bê tơng này trong thực tế. Tuy nhiên, ngồi thành phần khốngtương tự như tro bay là Al<small>2</small>O<small>3</small> và SiO<small>2</small>, trong xỉ lò cao cịn có hàm lượng CaO rấtlớn (20-40%), do đó sản phẩm của CaO tạo ra tác động lớn đến sự phát triểncường độ, tính chất cơ lý của loại bê tông này. Các nghiên cứu gần đây đều chianguồn vật liệu đầu vào đối với bê tơng GPC là nguồn có hàm lượng CaO cao vànguồn có hàm lượng CaO thấp. Sản phẩm của phản ứng đối với nguồn CaO caochủ yếu là gel (C-A-S-H) trong khi sản phẩm của nguồn vật liệu CaO thấp chủyếu là (N-A-S-H).

Hình 1-3. Hình ảnh chụp Xray sản phẩm sau phản ứng của (a) xỉ lò cao (b) tro bay (c) Xi măng

Sản phẩm phản ứng sau khi được hoạt hóa kiềm chỉ có xỉ lị cao, tro bay khi

</div><span class="text_page_counter">Trang 31</span><div class="page_container" data-page="31">

so sánh với OPC được chụp XRAY như trong Hình 1-3.

Hình 1-4. Cơ chế hình thành cường độ của bê tông GPC sử dụng cả tro bay vàxỉ lị cao (nhánh bên trái) [66]

Q trình phản ứng của hỗn hợp vật liệu nguồn trên được trình bày trongHình 1-4. Quá trình kích hoạt kiềm bắt đầu bằng việc hòa tan nguồnaluminosilicate trong môi trường kiềm mạnh (giá trị pH lớn hơn 13). Tiền chấtcó hàm lượng canxi cao, chẳng hạn: xỉ,… dẫn đến sự hình thành loại gel canxi-aluminosilicate-hydrat (C-A-S-H), trong khi tiền chất chứa hàm lượng canxithấp,

</div><span class="text_page_counter">Trang 32</span><div class="page_container" data-page="32">

chẳng hạn: tro bay, dẫn đến sự hình thành các loại gel hydrat (N-A-S-H). Các loại gel C-A-S-H (đường bên trái trong Hình 1-4) thườngcùng tồn tại với các gel thứ cấp. Các sản phẩm thuộc nhóm hydroxit kép(hydrotalcite). Natri (N) trong loại gel N-A-S-(H) (đường bên phải trong Hình 1-4) có thể được thay thế một phần bằng kali hoặc thậm chí là canxi, do đó mơ tảđầy đủ hơn có thể là N,K-(C)-A-S-H [66].

natri-aluminosilicate-1.2. Các đặc trưng cơ học của bê tông GPC1.2.1. Cường độ chịu nén

Theo nghiên cứu của D. Hardjito, B. V. Rangan [63] và S. E. Wallah, B. V.Rangan [89] cường độ chịu nén của GPC gốc tro bay xử lý nhiệt không phụthuộc vào tuổi của GPC.

Cường độ nén là một tiêu chí chính được sử dụng trong rất nhiều nghiêncứu của các nhà khoa học về GPC tro bay. Cường độ chịu nén của GPC tro baychịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố bao gồm: nhiệt độ và thời gian bảo dưỡng,nguyên liệu, tỷ lệ silicat/hydroxit, nồng độ kiềm, tỷ lệ Si/Al, tỷ lệ chất lỏng/chấtrắn, tuổi của bê tông…

1.2.2. Quan hệ ứng suất biến dạng

Nghiên cứu thực nghiệm mối quan hệ ứng suất biến dạng các mẫu GPC trobay khi chịu nén Hardjito & Rangan (2005) [63] cho thấy: với biến dạng ở ứngsuất cực đại <small>cO</small> nằm trong khoảng 0,0024 đến 0,0026 (khi mẫu đạt cường độ);biến dạng cực hạn <small>cu</small> (khi mẫu bị phá hoại hoặc khi ứng suất còn dưới 20%)khoảng 0,004, mẫu có cường độ cao hơn thì biến dạng <small>cu</small>nhỏ hơn. Quan hệ ứngsuất - biến dạng của các mẫu (mẫu 26 có cường độ 40 MPa, mẫu 23 và 24 có cócường độ khoảng 60 MPa) được trình bày trong Hình 1-5.

</div><span class="text_page_counter">Trang 34</span><div class="page_container" data-page="34">

ƒ_c_N– đỉnh ứng suất;

s_c_N– biến dạng ở đỉnh ứng suất;n = 0,8 + (^ƒ<small>cN</small>/ )

k = 0,67 + (^ƒ<small>cN</small>

/62) khi (^s<small>c</small>/s

) > 1 và =1 khi (^s<small>c</small>/s

) ≤ 1

So sánh kết quả thực nghiệm biến dạng của các mẫu thí nghiệm 23, 24, 26của GPC gốc tro bay khi nén với bê tông OPC được xác định theo côngthức ( 1-1). Các đường cong phân tích thu được bằng cách sử dụng các giá trị đođược của ƒ_c_Nvà s_c_Ntrong phương trình ( 1-1).

<small>c</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 35</span><div class="page_container" data-page="35">

Hình 1-6. So sánh ứng suất – biến dạng mẫu 23 với phương trình Collins [63]

Hình 1-7. So sánh Ứng suất – biến dạng mẫu 24 với phương trình Collins [63]

Hình 1-8. So sánh Ứng suất – biến dạng mẫu 26 với phương trình Collins [63]

</div><span class="text_page_counter">Trang 36</span><div class="page_container" data-page="36">

Kết quả trên cho thấy mối quan hệ ứng suất-biến dạng của GPC gốc trobay có thể được dự đốn bằng cách sử dụng Cơng thức ( 1-1) được sử dụng choBTXM Portland.

Hình 1-9. Biểu đồ ứng suất-biến dạng của mẫu GPC tro bay thực nghiệm và vớimơ hình Popovis được tính từ cường độ cực hạn của GPC tro bay

Nghiên cứu của Robert J. Thomas, Sulapha PeethaMParan (2015) [83] –“Bê tơng kích hoạt kiềm: Tính chất cơ học và quan hệ ứng suất biến dạng” chothấy rằng GPC tro bay có biểu đồ quan hệ ứng suất biến dạng tương tự nhưBTXM thể hiện ở đàn hồi khơng tuyến tính sau đỉnh ứng suất Hình 1-9, ngượclại GPC xỉ lị cao có tính giịn thể hiện ở biểu đồ tuyến tính gần như hồn tồnsau đỉnh cho đến khi phá hoại hồn tồn và đột ngột Hình 1-10.

Hình 1-10. Biểu đồ ứng suất-biến dạng của mẫu GPC xỉ lò cao thực nghiệm và

</div><span class="text_page_counter">Trang 37</span><div class="page_container" data-page="37">

với mơ hình Popovis được tính từ cường độ cực hạn của GPC xỉ lị cao [83].

Hình 1-11. Quan hệ ứng suất biến dạng của GPC [59]

Nghiên cứu của G.B. Maranan, A.C. Manalo, B. Benmokrane, W.Karunasena, and P. Mendis [59] về quan hệ ứng suất biến dạng của GPC có biểuđồ cũng tương tự các nghiên cứu trên, được thể hiện trên Hình 1-11.

Qua các nghiên cứu của các tác giả được trình bày trong các bài báo [82][83] [59] cho thấy rằng quan hệ ứng suất biến dạng của bê tông GPC tương tựnhư trong BTXM. Và các các giá trị về cường độ chịu nén và biến dạng s_cO, s_cuthể hiện ở Bảng 1-1.

Bảng 1-1. Trị số thực nghiệm biến dạng của GPC

Loại GPC/đề xuất

Cường độ chịunénƒ<small>u</small>

<small>c c</small>(MPa)

Biến dạngs_cO(µ)

Biến dạngs_cu(µ))

Tro bay / Hardjito & Rangan

</div><span class="text_page_counter">Trang 38</span><div class="page_container" data-page="38">

<small>c</small>Loại GPC/đề xuất

Cường độ chịunénƒ<small>u</small>

<small>c c</small>(MPa)

and P. Mendis (2015) [59]

1.2.3. Cường độ chịu nén và cường độ chịu kéo

Hardjito & Rangan (2005) [63] cho kết quả thực nghiệm về cường độ chịu nén và cường độ chịu kéo ép chẻ được thể hiện trong Bảng 1-2.

Bảng 1-2. Cường độ chịu nén và kéo ép chẻ theo thí nghiệm của Hardjito & Rangan, tiêu chuẩn AASHTO LRFD 2017 và TCVN 11823-5:2017

Hardjito & Rangan (2005)

ƒ_r(MPa) -Cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông thường theo tiêu chuẩn,

Các kết quả về cường độ chịu kéo ép chẻ cho thấy giá trị cường độ kéo thực

</div><span class="text_page_counter">Trang 39</span><div class="page_container" data-page="39">

nghiệm của GPC lớn hơn so với giá trị tính tốn theo tiêu chuẩn AASHTOLRFD 2017 , tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 11823-5:2017, EC2 và ACI 318.Nguyên nhân là do cấu trúc của geopolymer có độ bền lớn hơn hơn liên kết trongOPC.

Bảng 1-3. Cường độ chịu kéo của GPCLoại

Massoud Sofi, JannieS J Van Deventer,Priyan Mendis (2007)

ƒ<small>ct,cp</small> =

Cường độ kéoép chẻ

GPCtừ trobay và

xỉ lòcaoLee, N. K., Lee,

Cường độ kéoép chẻRober J. Thomas,

(2015) [83]

ƒ<small>ct,cp</small> =

Cường độ kéoép chẻPradip Nath, Prabir

Kumar Sarker (2014)[81]

ƒ<small>ct,cp</small> =

Cường độ kéoép chẻ

Trong đó ƒ<small>u</small> , ƒ , ƒ lần lượt là cường độ chịu nén đặc trưng, cường độ chịu

kéo uốn và cường độ chịu kéo dọc trục theo ACI 318; ƒ_ckvà ƒ_ct_N_,cplầnlượt là cường chịu nén đặc trưng và cường độ chịu kéo ép chẻ theo tiêu chuẩnEC2.

Căn cứ vào Bảng 1-3, so với ACI 318, EC2 cho thấy các kết quả đề xuấtcủa Lee, N. K., Lee, Haeng-Ki (2013) [70] có giá trị nhỏ hơn, cịn Rober J.Thomas, Sulapha PeethaMParan (2015) [83] có giá trị lớn gấp 2 lần.

Với cường độ chịu nén được sử dụng phổ biến từ 30 MPa đến 40 MPa,thậm chí bê tơng GPC có thể đạt tới 70 MPa. GPC phát triển cường độ khánhanh đạt cường độ thiết kế như Hình 1-12.

</div><span class="text_page_counter">Trang 40</span><div class="page_container" data-page="40">

Hình 1-12. Sự phát triển cường độ chịu nén của bê tông GPC [12]1.2.4. Mô đun đàn hồi và hệ số poisson

Nghiên cứu của Hardjito & Rangan (2005) [63], chỉ ra rằng các cấp phốicó cường độ chịu nén trong khoảng 40-90 MPa cho giá trị thực nghiệm mô đunđàn hồi thấp hơn so với OPC. Hệ số poisson nằm trong khoảng 0,12-0,16 tươngtự OPC (Bảng 1-4).

Bảng 1-4. Mô đun đàn hồi và hệ số poisson của GPC theo Rangan

</div>