Nghiên cứu thực nghiệm gia cường FRP cho cột bê tông cốt thép bị cháy

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

VÕ HOÀNG TRÍ

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM GIA CƯỜNG FRP CHO
CỘT BÊ TÔNG CỐT THÉP BỊ CHÁY

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp
Mã số: 60580208

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2019


Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG - HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. Cao Văn Vui

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS. Khổng Trọng Toàn

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. Nguyễn Thái Bình

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM, ngày 03
tháng 07 năm 2019.
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1.

PGS. TS. Nguyễn Trọng Phước -

2.

TS. Trần Minh Thi

-

Thư ký

3.

TS. Khổng Trọng Toàn

-

ủy viên (Phản biện 1)

4.
5.

Chủ tịch Hội đồng

TS. Nguyễn Thái Bình-ủy viên (Phản biện
PGS. TS. Lương Văn Hải

-

ủyviên

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành
sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).

CHỦ TỊCH HỘI ĐÒNG

TRƯỞNG KHOA
KỸ THUẬT XÂY DỤNG


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: VÕ HOÀNG TRÍ
Ngày, tháng, năm sinh: 22/02/1993

MSHV: 1670592
Nơi sinh: Bình Định

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp
Mã số: 60580208
I. TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu thực nghiệm gia cường FRP cho cột bê tông cốt thép
bị cháy (Experimental study on FRP retrofitting of fire-exposed reinforced
concrete columns).
NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
1. Thiết kế và chế tạo mẫu thí nghiệm.
2. Tiến hành thí nghiệm cháy với khoảng thời gian cháy khác nhau.

3. Thực hiện gia cường CFRP cho mẫu bị cháy.
4. Thí nghiệm nén dọc trục toàn bộ mẫu.
5. Quan sát và nhận xét ứng xử sau khi cháy của mẫu cột bê tông cốt thép để từ
đó có thể đánh giá tổng quan khả năng chịu lực của mẫu.
6. Nhận xét về mối quan hệ tải trọng chuyển vị của mẫu không bị cháy và mẫu gia
cường CFRP sau khi cháy.
7. So sánh các đặc trưng như khả năng chịu tải, độ cứng, chuyển vị của mẫu gia
cường sau khi cháy so với mẫu không bị cháy. Từ kết quả này có thể đánh giá hiệu
quả của việc gia cường CFRP đối với khả năng chịu tải dọc trục của mẫu.


II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ

: 11/02/2019

III.NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 03/06/2019
IV. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. Cao Văn Vui

Tp. HCM, ngày 03 tháng 06 năm 2019

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO
(Họ tên và chữ ký)

TS. Cao Văn Vui

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
(Họ tền và chữ ký)

LỜI CẢM ƠN
Để có thể hoàn thành đề tài luận văn thạc sĩ một cách hoàn chỉnh, bên cạnh sự nỗ
lực cố gắng của bản thân còn có sự hướng dẫn nhiệt tình của quý Thầy Cô, cũng như sự
động viên ủng hộ của gia đình và bạn bè trong suốt thời gian học tập nghiên cứu và thực
hiện luận văn thạc sĩ.
Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến Thầy Cao Văn Vui, người đã hết lòng giúp
đỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành luận văn này. Xin chân thành bày tỏ
lòng biết ơn đến toàn thể quý thầy cô trong Khoa Kỹ thuật Xây dựng, trường Đại học
Bách Khoa Tp. HCM đã tận tình truyền đạt những kiến thức quý báu cũng như tạo mọi
điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong suốt quá trình học tập nghiên cứu và cho đến khi
thực hiện đề tài luận văn. Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn đến gia đình, các anh
chị và các bạn đồng nghiệp đã hỗ trợ cho tôi rất nhiều trong suốt quá trình học tập,
nghiên cứu và thực hiện đề tài luận văn thạc sĩ một cách hoàn chỉnh.
Trong suốt quá trình thực hiện luận văn này, tuy rằng bản thân đã không ngừng
cố gắng và học hỏi, nhưng với kinh nghiệm và vốn hiểu biết còn hạn chế nên Luận văn
khó tránh khỏi những tồn tại thiếu sót. Em kính mong Quý thầy cô có những ý kiến
đóng góp, giúp đỡ để đề tài được hoàn thiện hơn.
Em xin trân trọng cảm ơn!
Tp. HCM, ngày 03 tháng 06 năm 2019

Võ Hoàng Trí


ii

TÓM TẤT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Hỏa hoạn làm suy giảm đáng kể khả năng chịu tải của các cấu kiện bê tông cốt
thép (BTCT). Thay vì đập bỏ và xây mới công trình, giải pháp gia cường bằng Fibre

reinforced polymer (FRP) để phục hồi khả năng chịu tải của cột BTCT sau khi bị cháy
là giải pháp thường được lựa chọn vì lý do kinh tế.
Luận văn này trình bày một nghiên cứu thực nghiệm gia cường FRP cho cột BTCT
bị cháy. Thí nghiệm được thực hiện cho 30 mẫu cột có kích thước 150x150x300 mm.
Mẩu được phân thành 5 nhóm ứng với thời gian cháy là 30, 45, 60, 75 phút và nhóm
không thí nghiệm cháy làm đối chứng. Mẩu sau khi dán nhãn được tiến hành thí nghiệm
cháy với thời gian quy định ứng với từng nhóm mẫu. Những mẫu sau khi thí nghiệm
cháy được gia cường bằng 2 và 3 lớp FRP. Sau đó, tất cả các mẫu đều được tiến hành
thí nghiệm nén dọc trục cho đến khi phá hoại. Chi tiết chương trình thí nghiệm được
trình bày trong luận văn.
Kết quả thí nghiệm cho thấy rằng lửa làm xuất hiện các vết nứt trên bề mặt BTCT.
Bên cạnh đó, dạng phá hoại của cột BTCT bị cháy gia cường bằng FRP được cải thiện.
Đồng thời, tải trọng khi phá hoại của cột BTCT bị cháy có gia cường bằng FRP tăng
đáng kể. Tải trọng khi phá hoại của cột gia cường 2 lớp FRP tăng 66% và gia cường 3
lớp FRP tăng 96% so với mẫu đối chứng. Vì vậy, FRP đã thể hiện là một giải pháp gia
cường hiệu quả cho kết cấu BTCT bị cháy.


3

ABSTRACT
Fừe significantly reduces the load-carrying capacity of reinforced concrete (RC)
members. Instead of demolishing and rebuilding, fibre reinforced polymer (FRP)
retrofitting is often the solution of choice due to the economic reasons.
This thesis reported the experimental results on FRP retrofitting of fire-exposed
reinforced concrete columns. Thirty RC columns with the cross section 150x150x300
mm were tested. These columns were divided into five groups, in which, 4 groups were
exposed to 30,45, 60, 75 minutes of fire while other group was not exposed to fire to
use as control specimen group. The fire-exposed specimens were wrapped by 2 or 3
layers of FRP. All columns were tested under axial compression. Details of the

experimental results are described in this paper.
The experimental results showed that fire resulted in hair cracks and a few large
cracks on the surfaces of RC columns. Moreover, the failure modes of FRP retrofitted
fire-exposed columns were significantly improved. In addition, the load-bearing
capacity of FRP retrofitted fire-exposed columns increased substantially. The loadbearing capacity of 2-FRP-layer retrofitted columns inscreased 66% and the loadbearing capacity of 3-FRP-layer retrofitted columns inscreased 96%. Therefore, FRP
has demonstrated an effective retrofitting solution for RC structures exposed to fire.


4

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ “Nghiên cứu thực nghiệm gia cường FRP cho cột
bê tông cốt thép bị cháy” là công trình nghiên cứu khoa học do chính tôi thực hiện dưới
sự hướng dẫn của Thầy Cao Văn Vui. Các số liệu khoa học, kết quả nghiên cứu là trung
thực và có nguồn gốc rõ ràng.
Tôi xin chịu trách nhiệm về công việc thực hiện của mình.

Tp. HCM, ngày 03 tháng 06 năm 2019

Võ Hoàng Trí


V

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................ i
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC sĩ ............................................................................... ii
ABSTRACT ................................................................................................................ iii
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ iv
MỤC LỤC .................................................................................................................... V

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .................................................................................... vii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIÊU ................................................................................ ix
CHUƠNG 1. MỞ ĐẦU ................................................................................................ 1
1.1. Lý do thực hiện đề tài .......................................................................................... 1
1.2. Mục đích nghiên cứu ........................................................................................... 1
1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ....................................................................... 2
1.4. Ý nghĩa nghiên cứu .............................................................................................. 2
1.5. Cấu trúc luận văn ................................................................................................. 3
CHUƠNG 2. TÔNG QUAN ........................................................................................ 5
2.1. Giới thiệu chung .................................................................................................. 5
2.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ......................................................... 6
2.2.1. Ở nước ngoài ................................................................................................ 6
2.2.2. Ở trong nước .............................................................................................. 17
2.3. Kết luận ............................................................................................................. 23
CHUƠNG 3. CHUƠNG TRÌNH THÍ NGHIỆM ....................................................... 25
3.1. Vật liệu và chế tạo mẫu ..................................................................................... 25
3.1.1. Vật liệu ....................................................................................................... 25
3.1.2. Chế tạo mẫu................................................................................................ 28


vi
3.2. Thí nghiệm cháy ................................................................................................ 33
3.3. Gia cường FRP .................................................................................................. 38
3.4. Thí nghiệm nén .................................................................................................. 42
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM .................................................................... 44
4.1. ...............................................................................................................
Đường cong nhiệt độ theo thời gian .......................................................................... 44
4.2. ứng xử của cột sau thí nghiệm cháy .................................................................. 47
4.3. Dạng phá hoại thí nghiệm nén ........................................................................... 48
4.4. Đường cong lực dọc và chuyển vị ..................................................................... 50

4.4.1. Đường cong lực dọc-chuyển vị mẫu đối chứng ......................................... 50
4.4.2. Đường cong lực dọc-chuyển vị mẫu bị cháy 30 phút ................................ 52
4.4.3. Đường cong lực dọc-chuyển vị mẫu bị cháy 45 phút ................................ 53
4.4.4. Đường cong lực dọc-chuyển vị mẫu bị cháy 60 phút ................................ 55
4.4.5. Đường cong lực dọc-chuyển vị mẫu bị cháy 75 phút ................................ 57
4.4.6. Nhận xét ..................................................................................................... 59
4.5. Khả năng chịu tải dọc trục ................................................................................. 59
4.6. Chuyển vị lớn nhất ............................................................................................ 63
4.7. Độ cứng ............................................................................................................. 65
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................. 69
5.1. Kết luận ............................................................................................................. 69
5.2. Kiến nghị ........................................................................................................... 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 71
LÝ LỊCH TRÍCH NGANG ........................................................................................ 75
CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ ......................................................................................... 76


vii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 2.1. Hỏa hoạn tại tòa nhà cao tầng và trung tâm thương mại [1-2-3] ............... 5
Hình 3.1. Mau thử cường độ bê tông......................................................................... 25
Hình 3.2. Mau thử CFRP............................................................................................ 26
Hình 3.3. Thí nghiệm kéo mẫu CFRP......................................................................... 27
Hình 3.4. Tẩm sợi CFRP và keo epoxy ....................................................................... 28
Hình 3.5. Cốp pha và cốt thép trong chế tạo mẫu ...................................................... 28
Hình 3.6. Bố trí cốt thép trong cốp pha ...................................................................... 29
Hình 3.7. Bê tâng được làm phang mặt. .................................................................... 29
Hình 3.8. Bảo dưỡng bê tông...................................................................................... 30
Hình 3.9. Cấu tạo mẫu thí nghiệm.............................................................................. 31

Hình 3.10. Mau thí nghiệm ........................................................................................ 33
Hình 3.11. Lò thí nghiệm cháy. .................................................................................. 34
Hình 3.12. Gạch chịu nhiệt và bông cách nhiệt. ........................................................ 35
Hình 3.13. Can nhiệt loại K. ....................................................................................... 36
Hình 3.14. Đường cong nhiệt độ/thời gian tiêu chuẩn ............................................... 36
Hình 3.15. Bố trí mẫu thí nghiệm cháy....................................................................... 37
Hình 3.16. Thí nghiệm cháy........................................................................................ 38
Hình 3.17. Cấu tạo mẫu đem gia cường ..................................................................... 39
Hình 3.18. Mau trước khi gia cường .......................................................................... 39
Hình 3.19. Vật liệu và dụng cụ thí nghiêm gia cường CFRP. .................................... 40
Hình 3.20. Quy trình dán CFRP. ................................................................................ 41
Hình 3.21. Mầu gia cường CFRP. .............................................................................. 42


viii
Hình 3.22. Bố trí mẫu thí nghiệm nén ........................................................................ 42
Hình 4.1. Đường cong nhiệt độ theo thời gian ........................................................... 46
Hình 4.2. Màu sẳc của mẫu sau thí nghiệm cháy ....................................................... 47
Hình 4.3. vết nứt bề mặt mẫu sau thí nghiệm cháy .................................................... 48
Hình 4.4. Dạng phá hoại sau khi nén dọc trục ........................................................... 50
Hình 4.5. Đường cong lực dọc-chuyển vị của mẫu đối chứng ................................... 51
Hình 4.6. Đường cong lực dọc-chuyển vị của mẫu bị cháy 30 phút. ......................... 52
Hình 4.7. Đường cong lực dọc-chuyển vị của mẫu bị cháy 45phút. .......................... 54
Hình 4.8. Đường cong lực dọc-chuyển vị của mẫu bị cháy 60phút. .......................... 56
Hình 4.9. Đường cong lực dọc-chuyển vị của mẫu bị cháy 75phút. .......................... 58
Hình 4.10. Khả năng chịu tải dọc trục của nhóm mẫu đối chứng và nhóm mẫu gia
cường 2 lớp CFRP sau khi cháy. ................................................................................ 61
Hình 4.11. Khả năng chịu tải dọc trục của nhóm mẫu đối chứng và nhóm mẫu gia
cường 3 lớp CFRP sau khỉ cháy. ................................................................................ 62
Hình 4.12. Chuyển vị lớn nhất của nhóm mẫu đối chứng và nhóm mẫu gia cường 2

lớp CFRP sau khỉ cháy ............................................................................................... 64
Hình 4.13. Chuyển vị lớn nhất của nhóm mẫu đổi chứng và nhóm mẫu gia cường 3
lớp CFRP sau khi cháy ............................................................................................... 65
Hình 4.14. Độ cứng của nhóm mẫu đổi chứng và nhóm mẫu gia cường 2 lớp CFRP
sau khi cháy ............................................................................................................... 67
Hình 4.15. Độ cứng của nhóm mẫu đổi chứng và nhóm mẫu gia cường 3 lớp CFRP
sau khi cháy ............................................................................................................... 68


9

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1. Thông số mẫu thí nghiệm. ........................................................................ 11
Bảng 3.1. cẩp phối bê tông ....................................................................................... 25
Bảng 3.2. Đặc trưng cơ học vật liệu CFRP.............................................................. 27
Bảng 3.3. Đặc trưng cơ học keo epoxy..................................................................... 27
Bảng 3.4. Ký hiệu mẫu thí nghiệm ............................................................................. 32
Bảng 4.1. Lực dọc lớn nhất, chuyển vị lớn nhẩt và độ cứng của mẫu đối chứng ...... 51
Bảng 4.2. Lực dọc lớn nhất, chuyển vị lớn nhất và độ cứng của mẫu gia cường sau khi
cháy 30 phút. .............................................................................................................. 53
Bảng 4.3. Lực dọc lớn nhất, chuyển vị lớn nhất và độ cứng của mẫu gia cường sau khi
cháy 45 phút. .............................................................................................................. 55
Bảng 4.4. Lực dọc lớn nhất, chuyển vị lớn nhất và độ cứng của mẫu gia cường sau khi
cháy 60 phút. .............................................................................................................. 57
Bảng 4.5. Lực dọc lớn nhất, chuyển vị lớn nhất và độ cứng của mẫu gia cường sau khi
cháy 75 phút. .............................................................................................................. 59
Bảng 4.6. Giá trị trung bình khả năng chịu tải dọc trục của các nhóm mẫu ............. 60
Bảng 4.7. Giá trị trung bình chuyển vị lớn nhất của các nhóm mẫu ......................... 63
Bảng 4.8. Giá trị trung bình độ cứng của các nhóm mẫu .......................................... 66

CHƯƠNG 1
MỞ ĐẦU
1.1, Lý do thực hiện đề tài
Hỏa hoạn là một trong những nguyên nhân gây ảnh hưởng trực tiếp tới khả năng
chịu lực của kết cấu. Khi hỏa hoạn xảy ra, độ cứng kết cấu sẽ suy giảm đáng kể và có
nguy cơ dẫn đến sụp đổ. Sự sụp đổ có thể cướp đi nhiều sinh mạng và gây ảnh hưởng
đến đời sống tinh thần của mọi người. Vì thế, việc nghiên cứu sự ảnh hưởng cháy lên
kết cấu công trình là rất cần thiết.
Cột là một trong những cấu kiện chịu lực chính trong hệ kết cấu công trình. Khi
công trình bị hỏa hoạn, cột sẽ bị đốt cháy và điều đó sẽ làm ảnh hưởng tới khả năng chịu
lực của cột nói riêng hay toàn bộ công trình nói chung. Vì vậy, việc nghiên cứu các
phương pháp gia cường và phục hồi khả năng chịu lực của cột đã bị hư hỏng do cháy là
rất cần thiết.
Do đó, đề tài “Nghiên cứu thực nghiệm gia cường FRP cho cột bê tông cốt thép
bị cháy” sẽ làm rõ thêm vấn đề trên. Ngoài ra, từ kết quả thí nghiệm sẽ phản ánh rõ ràng
hơn về ứng xử của cột BTCT sau khi cháy, đồng thời tăng độ tin cậy về tính hiệu quả
khi gia cường FRP cho cột BTCT bị cháy.
1.2, Mục đích nghiên cứu
-

Đánh giá tổng quan khả năng chịu lực của cột thông qua kết quả ứng xử của cột
BTCT sau khi cháy.

-

Đưa ra kết luận về ảnh hưởng của gia cường FRP lên dạng phá hoại và độ cứng của
cột sau khi cháy.

-

Đánh giá ảnh hưởng của việc gia cường FRP thông qua kết quả mối quan hệ tải
trọng-chuyển vị.


2
-

Đánh giá hiệu quả của việc gia cường FRP thông qua so sánh khả năng chịu tải
dọc trục của cột không bị cháy và cột được gia cường FRP sau khi bị cháy.

1.3, Đối tượng và phạm vỉ nghiên cứu
-

Đối tượng nghiên cứu: Cột BTCT tiết diện vuông bị cháy.

-

Phạm vi nghiên cứu: Gia cường CFRP cho cột BTCT bị cháy.

1.4, Ý nghĩa nghiên cứu
-

Ỷ nghĩa khoa học:
• Đánh giá sự ảnh hưởng của lửa lên sự thay đổi của cột BTCT.
• Đánh giá được sự ảnh hưởng của việc gia cường FRP lên dạng phá hoại cột
bị cháy.
• Đánh giá ảnh hưởng của việc gia cường FRP thông qua kết quả mối quan
hệ tải trọng-chuyển vị.
• Đánh giá hiệu quả của việc gia cường FRP đến khả năng chịu tải dọc trục

của cột sau khi cháy.

-

Ỷ nghĩa thực tiễn:
• Hiện nay, hỏa hoạn xảy ra thường xuyên trên khắp cả nước gây ảnh hưởng
nghiêm trọng đến người và của. Đặc biệt, hỏa hoạn còn là nguyên nhân chính
dẫn đến sự suy giảm khả năng chịu lực của kết cấu. Vì thế, việc gia cường,
nâng cấp các công trình BTCT bằng phương pháp dán FRP là một giải pháp
cần thiết và tối ưu cả về mặt kinh tế lẫn kỹ thuật so với việc phải đập phá và
xây mới lại.
• Bên cạnh đó, kết quả của luận văn cũng góp phần cung cấp những thông tin
khoa học cần thiết cho việc gia cường kết cấu BTCT sau khi hỏa hoạn xảy
ra.

1,5, Cấu trúc luận văn
Nội dung của luận văn có tổng cộng 5 chương. Chương đầu tiên là chương mở đầu


3
của luận văn. Chương mở đầu nêu lý do thực hiện đề tài, mục đích nghiên cứu, đối
tượng và phạm vi nghiên cứu. Ngoài ra, ý nghĩa của nghiên cứu và định dạng cấu trúc
luận văn cũng được nói đến trong chương này. Chương tiếp theo trình bày giới thiệu
tổng quan, tình hình nghiên cứu về ứng xử của cấu kiện BTCT bị cháy và gia cường
FRP cho cấu kiện BTCT của các tác giả trong và ngoài nước. Qua đó rút ra những điểm
còn hạn chế trong các nghiên cứu trên và mục tiêu của luận văn sẽ giải quyết những vấn
đề đó.
Tiếp đến là chương 3, chương này là chương quan trọng nhất trong luận văn.
Chương 3 mô tả chi tiết toàn bộ chương trình thí nghiệm. Mở đầu chương trình bày vật
liệu dùng cho thí nghiệm gồm có bê tông, cốt thép, CFRP. Việc mô tả trình tự chế tạo

mẫu thí nghiệm và chi tiết cấu tạo mẫu được trình bày ngay sau đó. Tiếp đến, chương
này còn mô tả chi tiết trình tự thực hiện thí nghiệm cháy, thí nghiệm gia cường CFRP
và cuối cùng là thí nghiệm nén. Ở mỗi thí nghiệm sẽ mô tả dụng cụ dùng trong thí
nghiệm, trình tự thực hiện thí nghiệm và những lưu ý khi thực hiện thí nghiệm.
Chương 4 trình bày kết quả của các chương trình thí nghiệm. Với thí nghiêm cháy,
luận văn đưa ra nhận xét về ứng xử của cột BTCT sau khi cháy thông qua việc quan sát
màu sắc và vết nứt hình thành trên bề mặt mẫu. Đồng thời nhận xét về nhiệt độ trung
bình theo thời gian trong lò thí nghiệm cháy với từng nhóm mẫu. Ket quả thí nghiệm
nén sẽ đánh giá sự thay đổi dạng phá hoại của mẫu cột BTCT sau khi được gia cường
CFRP. Đồng thời đưa ra kết luận về mối quan hệ tải trọng-chuyển vị ứng với 2 nhóm
mẫu: mẫu không cháy làm đối chứng và mẫu gia cường CFRP sau khi cháy. Từ đó so
sánh khả năng chịu tải dọc trục của từng nhóm mẫu làm cơ sở đánh giả hiệu quả gia
cường CFRP cho cột BTCT bị cháy. Chương cuối cùng là kết luận đưa ra thông qua các
kết quả thí nghiệm và đề xuất kiến nghị cho những đề tài mới sau này. Phần tài liệu
tham khảo cuối luận văn trích dẫn các tài liệu liên quan được trình bày trong luận văn.


4

CHƯƠNG 2.
TỔNG QUAN
2,1, Giói thiệu chung
Hỏa hoạn luôn là nỗi lo lắng kinh hoàng của nhiều người, đặc biệt là ở những
chung cư cao tầng hay trung tâm thương mại vì hỏa hoạn sẽ gây ra thiệt hại lớn về người
và của. Ngoài ra, hỏa hoạn còn làm ảnh hưởng lớn đến khả năng chịu lực của kết cấu.
Trên thế giới, nhiều đám cháy lớn đã xảy ra và gây hậu quả nặng nề. Năm 2017, một
trận hỏa hoạn xảy ra ở tòa nhà Plasco cao 17 tầng tại Tehran, Iran làm cả tòa nhà sụp
đổ, khiến 25 người thiệt mạng và gần 200 người bị thương (Hình 2. la) [1]. Năm 2018,
tại tỉnh Kemerovo, vùng Siberia, Nga, đã xảy ra vụ cháy trung tâm thương mại làm 64
người chết (Hình 2.1b) [2]. Tại Việt Nam, vụ hỏa hoạn trung tâm thương mại quốc tế

ITC ở quận 1, thành phố Hồ Chí Minh, vào năm 2002, đã thiêu rụi phần lớn tòa nhà
ITC, cướp đi sinh mạng 60 người, làm 70 người khác bị thương, gây thiệt hại tài sản
hơn 30 tỷ đồng (Hình 2.1c) [3].

(a) Cháy tòa nhà Plasco (b) Cháy trung tâm
thương mại Nga

(c) Cháy trung tâm
thương mại ITC

Hình 2.1. Hỏa hoạn tại tòa nhà cao tầng và trung tãm thương mại [1-2-3],
Cột là một trong những cấu kiện chịu lực quan họng nhất trong hệ kết cấu nhà
nhưng cột cũng dễ bị tổn thương nhất khi hỏa hoạn xảy ra. Khả năng chịu lực của cột
sẽ bị giảm đáng kể khi tiếp xúc với lửa. Vì thế, công trình bị cháy sẽ đứng trước hai lựa


5
chọn: đập phá xây mới hoặc gia cường kết cấu. So với biện pháp đập phá xây mới, biện
pháp gia cường là một giải pháp thường được lựa chọn vì lý do kinh tế.
Hiện nay, sự phát triển của khoa học vật liệu đã cho ra đời những sản phẩm ưu
việt như Fiber Reinforced Polymer (FRP). Việc sử dụng loại vật liệu này trong công tác
gia cường kết cấu BTCT đã được áp dụng hầu hết ở các nước trên thế giới. Trong số các
loại composite làm vật liệu gia cường, CFRP được sử dụng rất phổ biến. Phương pháp
gia cường bằng vật liệu CFRP tận dụng được những ưu điểm của loại vật liệu này như
cường độ chịu kéo và mô đun đàn hồi cao, trọng lượng nhẹ, không bị ăn mòn dưới tác
động của yếu tố môi trường, v.v. Bên cạnh ưu điểm về đặc tính cơ học, gia cường bằng
CFRP còn cho thấy những tiện lợi trong quá trình thi công gia cường như đơn giản, tiết
kiệm thời gian và không cần dùng đến nhiều máy móc thiết bị.
2,2, Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
Các nghiên cứu xem xét ứng xử của cấu kiện BTCT bị cháy hoặc nghiên cứu

phương pháp gia cường sau cháy đã nhận được sự quan tâm bởi cộng đồng khoa học
trong và ngoài nước.
2.2.1. Ở nước ngoài
Năm 2008, Jau và Huang [4] đã nghiên cứu thực nghiệm về ứng xử của các cột
BTCT sau khi cháy. Chương trình thí nghiệm được tiến hành hên 6 mẫu cột BTCT tiết
diện 300x450x2700 mm với tỉ lệ cốt thép là 2% và 3%. Trong đó, ba mẫu có chiều dày
lớp bê tông bảo vệ là 50 mm và ba mẫu còn lại là 70 mm. Các mẫu được đốt trong thời
gian là 2 giờ và 4 giờ. Sau đó tiến hành thí nghiệm nén các mẫu. Từ kết quả thí nghiệm
tác giả rút ra các kết luận. Đầu tiên, cấu tạo cốt thép có ảnh hưởng lớn đến khả năng
chịu tải còn lại của cột. Với cùng một thời gian cháy, mẫu có kích thước lõi thép lớn
hơn thì cường độ còn lại cao hơn. Thứ hai, các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành vết
nứt mặt là thời gian cháy, chiều dày lớp bê tông bảo vệ và tỉ lệ cốt thép. Thứ ba, nhiệt
độ trong cột vẫn tăng dù cột không còn chịu tác dụng của lửa nữa. Cuối cùng, việc
nghiên cứu cường độ còn lại của cột cho thấy rằng: (a) với thời gian cháy càng lâu thì
cường độ còn lại càng ít, (b) với tỉ lệ cốt thép càng nhỏ thì cường độ còn lại càng ít, và


6
(c) lớp bê tông bảo vệ càng dày thì cường độ còn lại càng ít.
Sau đó một năm, Chen và cộng sự [5] đã tiến hành một nghiên cứu thực nghiệm
về sự ảnh hưởng của thời gian đốt đối với cột BTCT. Chín cột BTCT có kích thước
450x300x3000 mm với tỉ lệ cốt thép dọc 1.4% và 2.3% tiếp xúc với lửa trong 2 và 4
giờ. Một tháng sau khi làm mát, các mẫu thử đã được thí nghiệm nén mẫu. Kết quả thí
nghiệm cho thấy khả năng chịu tải giảm khi tăng thời gian tiếp xúc với lửa. Sự suy giảm
khả năng chịu tải này sau khi tăng thời gian tiếp xúc với lửa có thể bị chậm lại do sự
phục hồi cường độ của các thanh cốt thép sau khi làm mát.
Năm 2010, Rodrigues và cộng sự [6] đã tiến hành một chương trình nghiên cứu
ứng xử của các cột bê tông cốt sợi trong lửa. Tỷ lệ giữa cốt thép và sợi thép là khác nhau
trong các mẫu thử nhưng tổng tỉ lệ cốt thép và sợi thép là như nhau. Mục tiêu của thí
nghiệm này là nghiên cứu khả năng thay thế các thanh cốt thép dọc trên các cột BTCT

bằng các sợi thép. Hơn nữa, các sợi polypropylene cũng được sử dụng trên bê tông để
tăng cường kháng cháy và tránh bị vỡ bê tông. Sợi polypropylene dưới tác dụng của lửa
sẽ tạo ra một mạng lưới vi mô để thoát hơi nước. Qua đó tác giả đưa ra nhận xét việc sử
dụng sợi polypropylene và thép trong bê tông cải thiện ứng xử của các cột trong lửa. Vì
vậy, việc sử dụng các sợi polypropylene có thể kiểm soát sự sụp đổ của bê tông trong
khi các thanh thép cung cấp độ dẻo cao sau khi nứt bê tông. Bên cạnh đó, việc thay thế
thanh cốt thép bằng sợi thép có thể lên đến một tỉ lệ nhất định mà từ đó khả năng kháng
cháy của cột bắt đầu giảm. Nói cách khác, cột luôn cần một lượng cốt thép nhất định để
chống cháy. Do đó, việc thay thế thanh cốt thép bằng sợi thép không phải là một giải
pháp tốt.
Năm 2011, Yaqub và Bailey [7] đã thực hiện nghiên cứu thực nghiệm để điều
tra khả năng gia cường tấm FRP đối với các cột BTCT tròn bị hư hỏng do nhiệt. Các
cột có cùng đường kính là 200 mm và cao 1000 mm. Đối tượng thí nghiệm bao gồm các
cột không bị gia nhiệt, gia nhiệt, sau khi gia nhiệt và được gia cường bằng vữa, sau gia
nhiệt và được gia cường bằng tấm sợi thủy tinh hoặc tấm sợi carbon, sau khi gia nhiệt
bị hư hỏng nghiêm trọng và gia cường bằng cả vữa và tấm sợi thủy tinh hoặc tấm sợi
carbon. Tất cả các cột đã được thử nghiệm nén để xác định độ bền, độ cứng và độ dẻo.
Kết quả là việc gia cường với một lớp sợi thủy tinh hoặc sợi carbon đối với các cột tròn


7
bị hư hỏng do nhiệt có ảnh hưởng đáng kể đến cường độ chịu nén và độ dẻo của cột.
Điều đó chứng minh được khả năng chịu tải của các cột sau khi gia nhiệt có thể được
khôi phục lên đến mức ban đầu hoặc lớn hơn so với các cột không gia nhiệt. Chi tiết kết
luận của tác giả như sau. Cường độ của các cột BTCT tròn đã giảm tới 42% sau khi gia
nhiệt đến 500 °C. Ngoài ra, việc giảm độ cứng còn lại của cột bị hư hỏng do nhiệt lớn
hơn mức giảm cường độ nén. Do đó, cần cân nhắc kỹ hơn về sự biến dạng và phân phối
ứng suất của các cấu kiện bê tông sau cháy. Bên cạnh đó, cường độ của cột sau khi gia
nhiệt được gia cường bằng tấm GFRP Tyfo SHE- 51A tăng 29% so với cường độ ban
đầu của các cột không gia nhiệt và cao hơn 122% so với cột được gia nhiệt. Hơn nữa,

cường độ của các cột hư hại nghiêm trọng do nhiệt được gia cường bằng vữa đã tăng
15% so với cột sau khi gia nhiệt mà không bị hư hỏng. Cường độ của các cột bị hư hại
nghiêm trọng do nhiệt sau khi được gia cường bằng vữa và tấm sợi GFRP Tyfo SHE51A tăng 65% so với trước khi gia cường và tăng 10% so với cột không gia nhiệt. Cường
độ của các cột bị hư hại nghiêm trong do nhiệt sau khi được gia cường bằng vữa và tấm
sợi CHRP Tyfo SCH-41 tăng 80% so với trước khi gia cường và tăng 20% so với cột
không gia nhiệt. Cột sau khi gia nhiệt được gia cường bằng một lớp CFRP Weber.tec
force C-240 sẽ khôi phục lại cường độ như các cột không gia nhiệt. Bên cạnh đó, tấm
sợi CFRP hoặc GFRP rất hiệu quả trong việc cải thiện cường độ nén của các cột tròn bị
hư hỏng do nhiệt. Điều này là do các cột sau khi được gia nhiệt trở nên 'mềm' và xuất
hiện độ giãn nở nhiều hơn so với các cột không gia nhiệt. Do đó, hiệu ứng bó hông của
tấm sợi GFRP hoặc CFRP càng hiệu quả hơn trong các cột được gia nhiệt. Cột tròn sau
khi gia nhiệt được gia cường bằng một lớp GFRP Tyfo SHE-51A, CFRP Tyfo SCH-41
hoặc CFRP Weber.tec C-240 có thể phục hồi lại cường độ như ban đầu, thậm chí cao
hơn so với cột không gia nhiệt. Ngoài ra, ảnh hưởng của tấm sợi GFRP, CFRP hoặc vữa
nhựa epoxy lên độ cứng của cột là không đáng kể. Độ dẻo của cột sau khi gia nhiệt cao
hơn so với các cột không gia nhiệt và độ dẻo tăng thêm khi được bọc bằng một lớp
GFRP hoặc CFRP. Dựa trên các kết quả thử nghiệm, FRP là một phương pháp rất hiệu
quả để cải thiện các cột tròn được gia nhiệt về cường độ và độ dẻo. FRP có thể được sử
dụng để gia cường các kết cấu bê tông bị hư hỏng do nhiệt. Tuy nhiên, để khôi phục độ
cứng ban đầu, các phương pháp khác nên được áp dụng.


8
Cũng trong năm đó, Yaqub và Bailey [8] còn nghiên cứu thực nghiệm kiểm tra
yếu tố hình dạng mặt cắt ngang ảnh hưởng như thế nào đến cường độ và độ dẻo của cột
BTCT sau gia nhiệt được gia cường bằng vật liệu FRP. Mười bảy cột đã được mang đi
thí nghiệm nén dọc trục. Các yếu tố chính được nghiên cứu là hình dạng mặt cắt ngang
của cột, tổn thương nhiệt và loại FRP được sử dụng để gia cường. Các cột được chia
thành ba nhóm gồm cột không gia nhiệt, cột gia nhiệt và cột được gia cường sau khi gia
nhiệt. Kết quả thí nghiệm cho thấy khả năng chịu tải của các cột được gia cường FRP

sau khi gia nhiệt bị ảnh hưởng đáng kể bởi yếu tố hình dạng mặt cắt ngang. Đối với cột
tiết diện tròn, cường độ của cột sau khi gia nhiệt được gia cường FRP có thể phục hồi
lại hoặc lớn hơn cường độ của cột trước khi gia nhiệt. Tuy nhiên, cường độ của cột tiết
diện vuông sau khi gia nhiệt được gia cường bằng GFRP hoặc CFRP đã phục hồi ở một
mức độ nào đó nhưng không đạt đến cường độ như ban đầu. Đối với tất cả các cột bị hư
hỏng do nhiệt, việc sử dụng FRP không khôi phục lại độ cứng như ban đầu. Chi tiết kết
luận của tác giả như sau. Cường độ của các cột tiết diện vuông và tròn giảm 44% và
42% tương ứng sau khi gia nhiệt đến nhiệt độ 500 °C. Ngoài ra, cường độ và độ dẻo của
cả hai cột tiết diện vuông và tròn sau khi gia nhiệt được tăng lên đáng kể bằng cách gia
cường một lớp GFRP hoặc CFRP. Bên cạnh đó, hình dạng mặt cắt ngang có vai trò rất
quan họng trong việc gia tăng cường độ và độ dẻo của cột gia cường GFRP hoặc CFRP
sau khi gia nhiệt. Trong nghiên cứu này, cột tiết diện tròn sau khi gia nhiệt được gia
cường bằng lớp GFRP hoặc CFRP mang lại hiệu quả cao hơn so với cột tiết diện vuông
về gia tăng cường độ và độ dẻo. Điều này là do ở các cột tiết diện vuông xảy ra tập trung
ứng suất tại các góc, còn ở cột tiết diện tròn thì không xảy ra hiện tượng này. Thêm vào
đó, sau khi gia nhiệt đến 500 °C và các cột được gia cường bằng một lóp GFRP hoặc
CFRP, đối với các cột tiết diện tròn thì cường độ được khôi phục hoặc cao hơn so với
cột không gia nhiệt, trong khi các cột tiết diện vuông thì có sự gia tăng đáng kể nhưng
không phục hồi lại như ban đầu. Hơn nữa, khi được gia cường bằng một lớp GFRP hoặc
CFRP, các cột tiết diện tròn bị gia nhiệt có cường độ tăng từ 10% đến 29% so với cột
không gia nhiệt và từ 65% đến 122% so với cột không gia cường sau khi gia nhiệt.
Trong khi đó, cường độ cột tiết diện vuông phục hồi 71% đến 86% so với cột không gia
nhiệt và cao hơn 26% đến 51% so với cột không gia cường sau khi gia nhiệt. Ngoài ra,


9
các cột tiết diện tròn được gia cường lớp GFRP hoặc CFRP có biến dạng cực hạn cao
hơn so với cột tiết diện vuông. Bên cạnh đó, việc gia cường một lớp GFRP hoặc CFRP
ảnh hưởng không đáng kể đến độ cứng của cột tiết diện vuông và tròn sau khi gia nhiệt.
Cuối cùng, GFRP hoặc CFRP rất hiệu quả trong việc cải thiện cường độ nén của cột tiết

diện vuông và tròn bị hư hỏng do nhiệt. Điều này là do các cột được gia nhiệt trở nên
'mềm' sau khi gia nhiệt và có sự giãn nở nhiệt nhiều hơn so với cột không gia nhiệt. Tuy
nhiên, hiệu ứng bó hông của GFRP hoặc CFRP đối với cột tiết diện tròn tốt hơn là đối
với với cột tiết diện vuông.
Năm 2011, Heo và cộng sự [9] nghiên cứu phương pháp sử dụng đồng thời sợi
polypropylene và lưới kim loại để gia cường kháng cháy cho cột. Đối tượng thí nghiệm
phân làm ba nhóm: mẫu đối chứng, mẫu được trang bị thêm lớp chống cháy và mẫu gia
cường thêm sợi polypropylene và lưới kim loại. Tất cả các mẫu đều được gia nhiệt và
thử tải. Kết quả thí nghiệm cho thấy kỹ thuật tốt nhất để bảo vệ cột không bị hư hại
nghiêm trọng khi chịu lửa là phương pháp kết hợp sợi polypropylene và lưới kim loại.
Điều này được lý giải là do sợi polypropylene cung cấp một mạng lưới thoát nước, đồng
thời hiệu ứng bó hông của lưới kim loại giúp chống lại ứng suất nhiệt.
Năm 2012, Cree và cộng sự [10] đã nghiên cứu sự ảnh hưởng của lửa đối với cột
BTCT tiết diện tròn và vuông được gia cường bang FRP và được trang bị hệ thống cách
nhiệt. Cột tròn BTCT có đường kính 400 mm, chiều cao 3810 mm và cột vuông BTCT
có kích thước 305x305x3810 mm. Cả hai cột được cho tiếp xúc với ngọn lửa tiêu chuẩn
thì cả hai cột đều đạt được độ bền chịu lửa trên 4 giờ. Qua đó tác giả đưa ra các kết luận.
Hệ thống cách nhiệt có hiệu quả trong việc bảo vệ các cột được gia cường FRP trong
khi tiếp xúc với lửa nên có thể đạt được độ bền cháy 4 giờ theo lửa tiêu chuẩn. Bên cạnh
đó, vật liệu cách nhiệt không kiểm soát được nhiệt độ của FRP. Cụ thể với độ dày cách
nhiệt trung bình 44 mm, nhiệt độ bề mặt cột BTCT tròn là 60 °C vào khoảng 29 phút,
trong khi cột BTCT vuông với chiều dày vật liệu cách nhiệt 40 mm cũng có nhiệt độ bề
mặt là 60 °C trong 33 phút. Ngoài ra, sự hiệu quả của vật liệu cách nhiệt được sử dụng
trong thí nghiệm đã được kiểm chứng. Tuy nhiên, các vết nứt trong vật liệu cách nhiệt
nên được nghiên cứu để cải thiện hệ thống hơn nữa. Mặc dù ngọn lửa đã được quan sát


10
phát ra từ các vết nứt hình thành trong lớp cách nhiệt của cả hai cột, nhưng lóp cách
nhiệt vẫn còn nguyên vẹn trong hơn 4 giờ tiếp xúc với lửa tiêu chuẩn. Cuối cùng, với

chiều dày lớp bê tông bảo vệ lần lượt là 50 mm và 63 mm, lớp cách nhiệt giữ nhiệt độ
của bê tông và cốt thép của cột BTCT tròn và vuông dưới 200 °C trong 4 giờ khi đồng
thời nén dọc trục.
Năm 2014, In-Hwan và cộng sự [11] đã nghiên cứu thực nghiệm đánh giá khả
năng kháng cháy của 6 mẫu cột BTCT thông qua tỉ lệ tải trọng nén tác dụng lên cột và
tỷ lệ độ mảnh của cột. Các mẫu được đốt trong 3 đến 4 giờ với ngọn lửa theo tiêu chuẩn.
Thông số mẫu trình bày trong Bảng 2.1.
Bảng 2.1. Thông số mẫu thí nghiệm.
Mẩu thí
nghiệm

Chiều cao
(mm)

Chiều dày lớp bê
tông bảo vệ (mm)

Kích thước
(mm)

Tỉ lệ tải
trọng nén

Tỉ lệ độ
mảnh

s-l

3000

40

250x250

0.45

20.0

S-2

3000

40

250x250

0.5

20.0

S-3

3000

40

300x300

0.45

16.7

S-4

3000

40

300x300

0.5

16.7

S-5

3000

40

300x300

0.55

16.7

S-6

3000

40

350x350

0.5

14.3

Từ kết quả thí nghiệm tác giả rút ra được các kết luận. Kích thước tối thiểu để cột
BTCT có thể chịu được lửa trong 180 phút là 300x300 mm với tỉ lệ tải trọng nén là 0.5.
Ngoài ra, khả năng kháng cháy phụ thuộc vào hình dạng mặt cắt ngang. Với cùng một
tỉ lệ tải trọng nén là 0.5 thì cột có tiết diện 250x250 mm chịu được lửa trong 169 phút,
trong khi đó 2 mẫu cột có tiết diện 300x300 và 350x350 mm thì chịu được lửa trong
180 phút. Bên cạnh đó, khả năng kháng cháy phụ thuộc vào tỉ lệ tải trọng nén. Với cùng
một kích thước tiết diện là 250x250 mm nhưng mẫu S-l chịu được lửa hơn 180 phút
trong khi mẫu S-2 chỉ chịu được lửa trong 169 phút. Mẩu S-4, S-5 có cùng tiết diện
300x300 mm nhưng mẫu S-4 chịu được lửa trong 180 phút còn S-5 chỉ chịu được lửa
trong 173 phút. Cuối cùng, các cột có tiết diện 250x250 mm có tỉ lệ độ mảnh 20.0 có


11
thể chịu được lửa trong 180 phút khi tỉ lệ tải trọng nén thấp hơn hoặc bằng 0.45. Cột tiết
diện 300x300 mm có tỉ lệ độ mảnh 16.7 có thể chịu được lửa hơn 180 phút khi tỉ lệ tải
trọng nén thấp hơn hoặc bằng 0.5. Do đó, tỉ lệ tải trọng nén thích hợp cho việc kháng
cháy của cột BTCT là 0.5 hoặc 0.45 phụ thuộc vào tỉ lệ độ mảnh là cao hoặc thấp hơn
17.
Năm 2015, Al-Kamaki và cộng sự [12] đã thực hiện nghiên cứu thử nghiệm về
ứng xử của các cột BTCT bị hư hỏng do nhiệt và sau đó được gia cường CFRP. Hai
mươi cột có đường kính 204 mm và cao 750 mm đã được thử nghiệm. Trong đó, 6 cột
không gia nhiệt làm cột đối chứng và 14 cột được gia nhiệt. Sau khi gia nhiệt, 8 trong

14 cột được gia cường bằng tấm sợi carbon CFRP. Phương pháp trắc quang sử dụng kỹ
thuật tương quan hình ảnh kỹ thuật so (DICT) được sử dụng để đo biến dạng trên bề
mặt của tất cả các cột. Các biến số thử nghiệm bao gồm các cột không gia nhiệt và cột
bị hư hỏng do nhiệt, thời gian tiếp xúc nhiệt và số lượng lớp CFRP. Kết quả thí nghiệm
chỉ ra rang CFRP có thể làm tăng đáng kể cường độ và độ dẻo của các cột không gia
nhiệt và cột bị hư hỏng do nhiệt. Ket quả cũng chỉ ra rằng có thể sửa chữa hoặc thậm
chí khôi phục lại cường độ bị mất của cột bị hư hỏng do nhiệt, tùy thuộc vào tỉ lệ của
vật liệu CFRP. Chi tiết kết luận của tác giả như sau. Trong cuộc thử nghiệm gia nhiệt,
các cột BTCT có thể duy trì 30% tải trọng tối đa của cột đối chứng ngay trước khi được
gia cường bởi CFRP. Bên cạnh đó, cường độ nén còn lại và mô đun đàn hồi của các cột
BTCT đã giảm sau khi chịu nhiệt độ 600 °C, 800 °C và 1000 °C trong hai giờ, với mức
giảm lớn nhất ứng với nhiệt độ cao nhất. Tất cả các cột đuợc gia cuờng CFRP có cường
độ cực hạn và độ dẻo còn lại cao hơn so với các cột chưa được gia cường CFRP. Cường
độ nén và độ dẻo của các cột tăng tỉ lệ thuận với số lượng các lóp CFRP. ít nhất một lóp
CFRP có thể khiến cột bị hư hại do nhiệt đạt tới cường độ của cột đối chứng. Ngoài ra,
mối quan hệ ứng suất-biến dạng phụ thuộc vào việc cột có được gia nhiệt hay không và
có các lớp CFRP hay không. Từ kết quả quan hệ ứng suất-biến dạng đã chỉ ra rằng các
cột bị gia nhiệt có biến dạng lớn hơn. Ngoài ra, biến dạng dọc trục tăng là kết quả của
việc gia cường CFRP so với các cột đối chứng. Cuối cùng, từ hệ thống camera VÍC-3D
phát hiện ra rằng có sự biến dạng đáng kể dọc theo chiều cao của các mẫu, đặc biệt đối
với các cột sau gia nhiệt được gia cường CFRP.


12
Trong năm này, Fữmo và cộng sự [13] đã trình bày một đánh giá khác về ứng xử
của vật liệu BTCT gia cường FRP chịu lửa. Đánh giá đầu tiên là về ứng xử của vật liệu
FRP và đánh giá tiếp theo là về cách liên kết của vật liệu FRP với bê tông khi tiếp xúc
với nhiệt độ cao. Bài nghiên cứu sau đó thảo luận về các nghiên cứu thực nghiệm có sẵn
và nghiên cứu số về ứng xử cháy của dầm, sàn và cột BTCT được gia cường bằng FRP.
Từ đó tác giả đưa ra các kết luận. Các yếu tố quan trọng khác có thể ảnh hưởng đến độ

bền và tính chất liên kết của vật liệu gia cường FRP vẫn chưa được biết rõ; các yếu tố
quan trọng có thể bao gồm: tác động của điều kiện bảo dưỡng, thời gian, độ ẩm, tải trọng
và từ biến, và quá trinh truyền nhiệt; tất cả những vấn đề này cần được nghiên cứu.
Ngoài ra, một thử nghiệm kháng lửa trên các phần tử BTCT gồm cột, sàn và dầm được
gia cường FRP và các mô hình số tương ứng đã xác nhận tấm gia cường FRP bị giảm
tính chất cơ học và liên kết ở nhiệt độ cao. Bên cạnh đó cũng chứng minh sự cần thiết
phải bổ sung vật liệu cách nhiệt cho tấm FRP để ngăn chặn sự mất hiệu quả nhanh chóng
của cấu trúc FRP. Ngoài ra, nghiên cứu cũng cho thấy rằng chỉ cần vật liệu cách nhiệt
có độ dày phù hợp đủ để bám dính FRP có thể giữ lại độ bền và độ cứng của chúng ngay
cả khi ở nhiệt độ cao.
Cũng trong năm đó, Abdel-Hafez và cộng sự [14] đã tiến hành một cuộc thử
nghiệm. Mục tiêu chính của thí nghiệm là nghiên cứu ứng xử của cột BTCT bị cháy
được gia cường CFRP kết hợp sử dụng vật liệu cách nhiệt trong thí nghiệm nén dọc
trục. Đối tượng thí nghiệm là 14 mẫu cột BTCT kích thước 150x150x1600 mm và có
cấu tạo thép giống nhau. Tất cả các mẫu được trang bị lớp cách nhiệt khác nhau chịu
nhiệt độ 900 °C trong 30 phút và chịu nén đồng thời. Từ nghiên cứu này, tác giả rút ra
các kết luận sau. Không có bất kỳ hư hại gì đối với những cột gia cường CFRP chịu
nhiệt độ 100 °C trong 1 giờ. Bên cạnh đó, độ dày của vật liệu cách nhiệt có ảnh hưởng
quan trọng đến việc giảm nhiệt độ tại lớp CFRP. Xi măng Ferro-với lớp phủ xi măng
alumina là phương pháp cách nhiệt hiệu quả nhất. Với độ dày lớp phủ 30 mm thì các
cột gia cường CFRP có thể duy trì 90.63% tải ban đầu sau khi chịu nhiệt độ 900 °C
trong 30 phút trong khi xi măng alumina kết hợp với đá trân châu chỉ duy trì 87.5% cho
cùng một điều kiện. Ngoài ra, mặc dù tăng độ dày lớp cách nhiệt sẽ tăng hiệu quả cách
nhiệt, nhưng nếu độ dày lớn hơn 30 mm thì không thể duy trì mà phải gia cố bằng lưới