Các thông số kỹ thuật liên quan đến hiệu suất cho kết cấu thượng tầng cầu bê tông

Báo cáo cuối kỳ

CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT LIÊN QUAN ĐẾN HIỆU SUẤT CỦA BÊ TÔNG

SIÊU HƯỚNG DẪN CẦU

FHWA / IN / JTRP-2001/8

Tập 4

Liên kết của thanh phủ Epoxy với lớp phủ dày hơn

Bởi
Julio A. Ramirez
Điều tra viên chính
Giáo sư Kỹ thuật Xây dựng

và
Mike Appelhans
Trợ lý nghiên cứu sau đại học

Trường Kỹ thuật Xây dựng

Đại học Purdue

Chương trình Nghiên cứu Vận tải Chung

Dự án số C-36-56WW
Tệp số 7-4-48
SPR-2325

Được thực hiện với sự hợp tác của
Sở Giao thông vận tải Indiana

và

Cục quản lý đường cao tốc liên bang

Nội dung của báo cáo này phản ánh quan điểm của các tác giả, những người chịu trách nhiệm về sự
kiện và tính chính xác của dữ liệu được trình bày ở đây. Nội dung khơng nhất thiết phản ánh quan
điểm hoặc chính sách chính thức của Sở Giao thơng Vận tải Indiana hoặc Cục Quản lý Đường cao tốc
Liên bang tại thời điểm xuất bản. Báo cáo này không cấu thành một tiêu chuẩn, đặc điểm kỹ thuật
hoặc quy định.

Đại học Purdue
West Lafayette, NĂM 47907
Tháng 10 năm 2002


KỸ THUẬT S ummary
Chuyển giao Công nghệ và Thông tin Thực hiện Dự án

Nghiên cứu INDOT

TRB Subject Code: 25-01 Bridge Design and Performance
Publication Số: FHWA / IN / JTRP-2001/8, SPR-2325

Tháng 10 năm 2002

Báo cáo cuối kỳ

Thông số kỹ thuật liên quan đến hiệu suất (PRS) cho bê tông

Cầu siêu cấu trúc - Báo cáo bốn tập

Giới thiệu
Việc phát triển các Thông số kỹ thuật liên quan
đến hiệu suất (PRS) yêu cầu xác định các mức hiệu
suất chính cho một hệ thống cấu trúc nhất định.
Nỗ lực đầu tiên để phát triển một phương pháp
luận cho PRS có thể được bắt nguồn từ năm 1980
khi Cơ quan Quản lý Đường cao tốc Liên bang
(FHWA) thiết lập một hạng mục chương trình
nghiên cứu mới. Hai mục tiêu chính của chương
trình là:

1) Để cung cấp cơ sở hợp lý hơn cho các kế
hoạch giảm thanh tốn.
2) Phát triển các thơng số kỹ thuật bổ sung liên
quan đến tính năng của kết cấu mặt
đường mềm và cứng.
Trongđầu

và giữa những năm 1980, FHWA,
Quốc gia Hợp tác xã
Xa lộ
Nghiên cứu
Chương trình

Hiệp hội

và

(NCHRP),

của

Tiểu bang

các

Xa lộ

Người Mỹ

và

Các quan chức Giao thông vận tải (AASHTO) bắt đầu

nỗ lực hợp tác tìm kiếm dữ liệu hỗ trợ là

các mơ hình dự báo hiệu suất. Do đó, PRS được
đề xuất chỉ được trình bày như một phương pháp
luận cung cấp cơ sở hợp lý hơn cho các kế hoạch
thanh toán.

Mục tiêu của nghiên cứu là phát
triển các thành phần thiết yếu của PRS cho
kết cấu thượng tầng cầu bê tông để ứng
dụng ở bang Indiana. Công việc được thực
hiện trong dự án nghiên cứu này được trình

bày trong bốn tập. Tập 1 tóm tắt các cơng
việc được tiến hành về việc xác định các mức
tính năng và các thơng số chính, và việc phát
triển các tiêu chí chấp nhận được đề cập
trong Tập 1. Mục tiêu chính của tập này là
trình bày một phương pháp luận được đề
xuất cho một PRS cho kết cấu thượng tầng
cầu bê tơng. Tập 2 trình bày các kết quả
nghiên cứu liên quan đến việc phát triển Bê
tông hiệu suất cao (HPC) cho các ứng dụng
trong kết cấu cầu ở bang Indiana.

cần cho sự phát triển của PRS. Ý tưởng cho phép liên

phát triển các mô hình hiệu suất để kiểm tra
kết việc xây dựng vật liệu và xây dựng với hiệu suất

các thông số được thu thập tại thời điểm

trong

trong tương lai của cơ sở dữ liệu hiện tại khơng đủ

hồn thành dự án. Tuy nhiên, kết luận là lấy
so với ví dụ đã biết về PRS là ví dụ được phát triển bởi

A

ra các mơ hình hiệu suất cần thiết.

Eres Consultants, Inc. và FHWA (nghiên cứu của

cho mặt đường Bê tông xi măng Portland (PCC)
Darter, mục tiêu tổng thể của phương pháp thiếu

et. al., 1998) trong một nỗ lực hợp tác. Điều này
thông tin hỗ trợ đầy đủ trong

đối với PRS không được đáp ứng hồn tồn do

liên quan đến hiệu suất

thơng số kỹ thuật. Tập 3 tóm tắt các cơng
việc được tiến hành để điều tra hoạt động
của kết cấu bê tông cốt thép polyme gia cố
bằng sợi (FRP) với trọng tâm là liên kết và lực
cắt. Mục tiêu chính của tập này là cung cấp
các hướng dẫn thiết kế cho việc sử dụng cốt
thép FRP
trong cầu
kiến trúc thượng tầng.
Tập 4 tóm tắt kết quả đánh giá hiệu suất liên
kết của các thanh phủ epoxy với độ dày lớp
phủ lên đến 18 mils.

các cơ sở dữ liệu tồn tại để xây dựng chính xác

Kết quả
25-0110 / 02 JTRP-01/08

Bộ phận Nghiên cứu INDOT

West Lafayette, NĂM 47906


Trong nghiên cứu này, người ta nhấn mạnh
vào việc phát triển một phương pháp luận cho một Đặc
điểm kỹ thuật liên quan đến hiệu suất, PRS, cho cụ thể

cầu

kiến trúc thượng tầng.

Các

việc triển khai phương pháp luận, được trình bày
dưới dạng chương trình máy tính thân thiện với
người dùng trong Tập 1 của báo cáo này, là dự án
cụ thể. Nó u cầu giá trị trung bình và độ lệch
chuẩn (hoặc định nghĩa về phân phối xác suất)
của các tham số đầu vào cho các mơ hình dự
đốn hiệu suất. Điều này được thực hiện cho cả
tình trạng như thiết kế và tình trạng hồn thiện
của kết cấu. Nhà thầu được kỳ vọng sẽ đạt được
mức độ tuân thủ nhất định trong quá trình xây
dựng theo quy định của điều kiện như thiết kế
(được xác định dựa trên thiết kế được đệ trình
phù hợp với các thơng số kỹ thuật của cơ quan).

Dựa trên các mơ hình dự đốn hiệu

suất, mơ hình chi phí và mơ phỏng thống kê,
phương pháp luận báo cáo Chi phí vịng đời
(LCC) tương đối như được xây dựng / thiết kế.
LCC tương đối này đo lường mức độ tuân thủ
của cấu trúc đã xây dựng với thiết kế. Cơ quan
(INDOT) thực hiện phương pháp sau đó có thể
xem xét LCC tương đối dưới dạng hệ số trả tiền
điều chỉnh giá dự thầu của nhà thầu. Mô
phỏng thống kê được thực hiện để đánh giá
tác động của sự thay đổi trong các tham số
đầu vào đối với các mơ hình dự báo hiệu suất.
Sự khác biệt trong LCC cho các phần tử được
thiết kế và chế tạo đến từ sự khác biệt trong
các tham số đầu vào nằm dưới sự kiểm soát
của nhà thầu
(giới thiệu
đến như chất lượng
nét đặc trưng). Khung của phương pháp được
đề xuất đã được phát triển đầy đủ và minh họa
bằng bốn ví dụ số trong một nghiên cứu điển
hình ban đầu về bản mặt cầu hoặc bản cầu
được gia cố đơn giản.
Nỗ lực nghiên cứu được mô tả trong
Tập 2 của báo cáo này được chia thành hai giai
đoạn. Giai đoạn I tập trung vào việc phát triển
hỗn hợp bê tông được tối ưu hóa liên quan
đến
liên quan đến hiệu suất
thơng số.
Trong giai đoạn này, mười hỗn hợp bê tông tối ưu

đã được xác định từ 45 hỗn hợp về cường độ nén,
mô đun đàn hồi của Young, thấm clorua nhanh và
độ dẫn clorua bằng quy trình thiết kế thống kê.
Thơng qua phương pháp luận phản ứng bề mặt,
27 mơ hình thống kê đã được phát triển cho mỗi
tham số trong số bốn tham số. Dựa trên các mơ
hình đã phát triển, 81 bản đồ đường viền đã được
tạo ra, cho biết hiệu suất của bê tông thay đổi
như thế nào để phản ứng với sự thay đổi liều
lượng của chất kết dính tại

25-01 10/02 JTRP-01/08

tỷ lệ nước-chất kết dính khơng đổi.

Dựa vào

bản đồ đường bao phủ và các giá trị ngưỡng
được chọn cho các đặc tính của bê tơng, hỗn
hợp bê tơng tối ưu bao gồm xi măng pc lăng
và các kết hợp với tro bay, silica fume và xỉ đã
được xác định.

Trong giai đoạn II của nghiên cứu HPC,
mười hỗn hợp tối ưu đã được đánh giá thêm về
các đặc tính cơ học và đặc tính độ bền. Một số thử
nghiệm khác nhau liên quan đến việc đánh giá
khả năng chống thấm clorua của bê tông đã được
sử dụng: thử nghiệm thấm clorua nhanh, thử
nghiệm độ dẫn clorua, thử nghiệm điện trở của

bê tông trong điện trường một chiều, thử nghiệm
ponding để xác định khả năng chống thấm clorua
của bê tông sự thâm nhập và thử nghiệm nhanh
để xác định hệ số khuếch tán từ sự di chuyển của
clorua.
Kiểm tra
liên quan đến khả năng chống đông và tan băng
của bê tơng, và đóng cặn cũng đã được nghiên
cứu. Các thử nghiệm khác như xác định độ co
ngót khơ và thử nghiệm tác động đóng rắn lên
các đặc tính của bê tông hiệu suất cao cũng được
đánh giá trong nghiên cứu này. Đặc biệt nhấn
mạnh vào việc xác định và định lượng các thơng
số kiểm sốt sự xâm nhập của các ion clorua.
Dựa trên các kết quả được tạo ra trong q
trình nghiên cứu này, các mơ hình đã được phát triển
cho phép dự đốn các thơng số cơ học và độ bền
nhất định liên quan đến thành phần hỗn hợp. Các
thơng số có thể được dự đốn bao gồm các giá trị
cường độ, độ thấm clorua nhanh (RCP) và hệ số
khuếch tán clorua. Việc xác nhận có giới hạn các mơ
hình này được thực hiện bằng cách sử dụng dữ liệu
hiện trường do INDOT cung cấp. Các giá trị cường độ
và hệ số khuếch tán clorua được tạo ra bởi các mơ
hình này có thể dùng làm đầu vào cho mơ hình chi
phí vịng đời (LCC) được mơ tả trong Vol. 1 trong số
báo cáo này

Như tóm tắt

trong Âm lượng

3,

điều tra thực nghiệm đã được thực hiện để
điều tra cụ thể hành vi của kết cấu bê tông cốt
thép FRP về cả liên kết và lực cắt. Để điều tra
mối liên kết, ba loạt thử nghiệm mối nối chùm
được thực hiện trên các mẫu được gia cố bằng
thép, thủy tinh FRP và FRP aramid để xác định
ảnh hưởng của các loại cốt thép khác nhau.
trên
liên kết,
nứt,
và
sự lệch hướng. Kết quả thử nghiệm chỉ ra
rằng việc sử dụng cốt thép FRP dẫn đến độ
bền liên kết thấp hơn và do đó, địi hỏi độ
dài phát triển dài hơn. Vết nứt mẫu vật

chiều rộng và độ lệch về cơ bản là lớn hơn đáng
kể đối với các mẫu FRP so với các mẫu thép do

Bộ phận Nghiên cứu INDOT

West Lafayette, NĂM 47906


mơ đun đàn hồi thấp hơn đáng kể. Việc
phân tích kết quả thử nghiệm dẫn đến các

khuyến nghị sửa đổi phương trình chiều dài
phát triển theo kinh nghiệm của mã thiết kế
ACI 318-99 để sử dụng với cốt thép FRP.

Để điều tra lực cắt, hai loạt thử
nghiệm dầm đã được tiến hành trên các mẫu
được gia cố bằng thép, FRP thủy tinh và FRP
aramid để xác định ảnh hưởng của các loại cốt
thép khác nhau đến cường độ chịu cắt của bê
tông. Tất cả các mẫu không chứa cốt thép
ngang. Kết quả thử nghiệm cho thấy việc sử
dụng cốt thép FRP dẫn đến cường độ chịu cắt
của bê tông thấp hơn so với cốt thép đối với
diện tích mặt cắt ngang của cốt thép bằng
nhau (tỷ lệ cốt thép dọc). Ngoài ra, bài kiểm tra

kết quả chỉ ra rằng độ bền cắt là một hàm
trực tiếp của độ cứng cốt thép dọc. Các kết
quả thử nghiệm chứng minh thêm cho các
phát hiện rằng các mẫu FRP đạt được độ
rộng và độ võng lớn hơn so với các mẫu thép
do mô đun đàn hồi thấp hơn. Phân tích kết
quả thử nghiệm đưa ra các khuyến nghị cho
việc tính tốn cường độ cắt bê tơng.
Cơng trình thử nghiệm về hiệu suất
liên kết của các thanh phủ epoxy có độ dày đến
18 mil được tóm tắt trong Tập 4 của báo cáo
cuối cùng chỉ ra rằng các yêu cầu AASHTO hiện
tại đối với chiều dài phát triển của thanh phủ
epoxy có thể được mở rộng đến độ dày lớp

phủ lên đến 18 mils.

Thực hiện
Dựa trên các kết quả từ nghiên cứu
được thực hiện trên khuôn khổ cho một PRS,
kết luận rằng việc thực hiện phương pháp luận
thực tế nhất phải coi vấn đề suy giảm ăn mòn
là vấn đề duy nhất xác định / ảnh hưởng đến
LCC của kết cấu. Người ta kết luận rằng các chỉ
số khắc phục sự cố khác được áp dụng ở “cấp
bộ phận” nên được đưa vào khuôn khổ của PRS
để mang lại tính tồn vẹn hơn cho q trình
kiểm sốt chất lượng. Phần mềm cần thiết để
thực hiện PRS đề xuất đã được cung cấp cho
INDOT như một phần của báo cáo này. Cần lưu
ý rằng sự xuống cấp do ăn mòn đại diện cho
gần 50% các vấn đề của cơ sở hạ tầng cầu hiện
tại ở Indiana.

Là một phần của nỗ lực thực hiện
cho phần nghiên cứu liên quan đến HPC,
một loạt các mơ hình tốn học đã được xây
dựng cho phép dự đoán các giá trị cường
độ, độ thấm clorua nhanh và hệ số khuếch
tán clorua dựa trên thành phần chất kết
dính của hỗn hợp.
Dữ liệu được tạo ra bằng cách sử dụng các
mơ hình này đã được sắp xếp trong một trang tính
Excel, cho phép người dùng nhập các giá trị tối thiểu
và tối đa mong muốn của cường độ (ở 28 ngày) và /

hoặc giá trị RCP (ở 56 ngày) và thu được các kết hợp
chất kết dính mang lại / thỏa mãn các giá trị đầu vào
mong muốn. Hệ thống chất kết dính 1 đề cập đến
các hỗn hợp chứa PC, SF và GGBS.
Chất kết dính

hệ thống 2 đề cập đến các hỗn hợp chứa PC, SF
và FA. Hệ thống chất kết dính 3 đề cập đến các
hỗn hợp chứa PC, GGBS và FA.
Các

phần trăm gia tăng của SF được thể hiện
trong trang tính Excel là 0, 5 và 7,5%. Các

25-0110 / 02 JTRP-01/08

phần trăm gia tăng của FA và GGBS được đại
diện là 0, 20, 25 và 30%.
Các giá trị cường độ và hệ số khuếch tán
clorua được xác định cho 10 hỗn hợp bê tông được
thử nghiệm trong Giai đoạn II của nghiên cứu cũng
được sử dụng làm giá trị đầu vào cho mơ hình LCC
được mơ tả trong Vol. 1 của báo cáo này. Mơ hình
LCC được chạy trong một khoảng thời gian được hỗ
trợ đơn giản. Loại dữ liệu tương tự cũng được lấy từ
ba cây cầu hiện có ở Indiana và mơ hình LCC đã được
chạy lại cho các cấu trúc này. Kết quả chỉ ra rằng LCC
cho tất cả các hỗn hợp trong phịng thí nghiệm thấp
hơn LCC cho hỗn hợp bê tông INDOT loại C tiêu
chuẩn. Hơn nữa, LCC của hỗn hợp thực tế tại hiện

trường cao hơn một chút so với LCC của hỗn hợp loại
C tiêu chuẩn.
Hiện tại, khả năng của các mô hình được
phát triển như một phần của nghiên cứu HPC để dự
đốn các đặc tính thực tế của bê tơng hiện trường
đang được xác nhận trên một số công việc cầu QC /
QA và một báo cáo bổ sung tóm tắt kết quả của các
đánh giá này dự kiến vào tháng 6 năm 2003.

Dựa trên nghiên cứu được thực hiện
về việc sử dụng cốt thép FRP, các khuyến
nghị thiết kế và thi cơng được đưa ra có thể
được sử dụng trong thiết kế và xây dựng
mặt cầu gia cố bằng FRP.
Những
các khuyến nghị sẽ được thực hiện trong
một nghiên cứu của JTRP “Thực hiện một
bản cầu gia cố phi kim loại.” Nghiên cứu này sẽ
đánh giá
các thiết kế
và
xây dựng

các khuyến nghị trong mẫu bản mặt cầu trong phịng thí
nghiệm ngun mẫu cũng như thơng qua nghiên cứu
thực địa thí điểm kết hợp gia cố phi kim loại trong bản
mặt cầu.

Bộ phận Nghiên cứu INDOT

West Lafayette, NĂM 47906


Không cần thay đổi các thông số kỹ thuật
của trái phiếu để triển khai việc sử dụng lên đến # 8

đường kính thanh biến dạng với độ dày lớp phủ
epoxy lên đến 18 mils.

Tiếp xúc
Để biết thêm thông tin:

Bộ phận nghiên cứu

Giáo sư Julio A. Ramirez

Điều tra viên chính

1205 Phố Montgomery
Hộp thư 2279

Trường Kỹ thuật Xây dựng
Đại học Purdue

West Lafayette, IN 47906
Điện thoại: (765) 463-1521

West Lafayette IN 47907

Fax: (765) 497-1665

Điện thoại: (765) 494-2716

Fax: (765) 496-1105

Đại học Purdue
Chương trình Nghiên cứu Giao thông Vận tải

Giáo sư Jan Olek

Liên hợp Trường Kỹ thuật Xây dựng

Điều tra viên đồng chính

West Lafayette, IN 47907-1284
Điện thoại: (765) 494-9310

Trường Kỹ thuật Xây dựng
Đại học Purdue

Fax: (765) 496-1105

West Lafayette IN 47907
Điện thoại: (765) 494-5015

GS Robert J. Frosch
Điều tra viên đồng chính

Trường Kỹ thuật Xây dựng
Đại học Purdue

West Lafayette IN 47907
Điện thoại: (765) 494-5904

Sở Giao thông vận tải Indiana

25-01 10/02 JTRP-01/08

Bộ phận Nghiên cứu INDOT

West Lafayette, NĂM 47906


BÁO CÁO KỸ THUẬT TRANG TIÊU CHUẨN TIÊU CHUẨN
1. Báo cáo số

2. Số gia nhập Chính phủ

3. Số Danh mục của Người nhận

FHWA / IN / JTRP-2001/8
4. Tiêu đề và Phụ đề

5. Ngày báo cáo

Các thông số kỹ thuật liên quan đến hiệu suất cho kết cấu thượng tầng cầu bê tông - Tập 4 -

Tháng 8 năm 2002

Liên kết của thanh phủ Epoxy với độ dày lớp phủ bổ sung
6. Bộ luật tổ chức thực hiện

7. (Các) tác giả

8. Báo cáo Tổ chức Thực hiện Số

9. Tên và địa chỉ tổ chức thực hiện

10. Số đơn vị làm việc

M. Appelhans và Julio A. Ramirez

FHWA / IN / JTRP-2001/8

Chương trình Nghiên cứu Giao thơng
Chung 1284 Xây dựng Cơng trình Xây dựng
Đại học Purdue

Tây Lafayette, Indiana 47907-1284
11. Hợp đồng hoặc số tài trợ.

SPR-2325

12. Tên và địa chỉ cơ quan tài trợ

13. Loại Báo cáo và Thời gian được Bao gồm

Tòa nhà Văn phịng Tiểu bang của Bộ Giao

Báo cáo cuối kỳ

thơng Vận tải Indiana

100 North Senate Avenue
Indianapolis, IN 46204
14. Mã đại lý tài trợ

15. Ghi chú bổ sung

Được chuẩn bị với sự hợp tác của Sở Giao thông Vận tải Indiana và Cục Quản lý Đường cao tốc Liên bang.
16.

trừu tượng

Trong Tập 4 của báo cáo cuối cùng, kết quả đánh giá hiệu suất liên kết của các thanh phủ epoxy có độ dày lớp phủ
lên đến 18 mils được trình bày. Cơng trình thử nghiệm về hiệu suất liên kết của các thanh phủ epoxy có độ dày đến 18 mils chỉ
ra rằng các yêu cầu của AASHTO hiện tại đối với chiều dài phát triển của các thanh phủ epoxy lên đến
# 8 có thể được mở rộng một cách an toàn đến độ dày lớp phủ lên đến 18 mils. Do đó, khơng nên thay đổi thơng số kỹ thuật
liên kết để thực hiện việc sử dụng các thanh có đường kính lên đến # 8 với độ dày lớp phủ epoxy lên đến 18 mils.

17. Các từ khóa

18. Tun bố phân phối

ăn mịn, độ bền, cốt thép phủ epoxy, sàn cầu bê tông, đánh giá
hiện trường, thông số kỹ thuật liên quan đến hiệu suất.

Khơng có hạn chế. Tài liệu này có sẵn cho cơng chúng thơng qua
Dịch vụ Thông tin Kỹ thuật Quốc gia, Springfield, VA 22161

19. Lớp bảo mật. (của báo cáo này)
Chưa được phân loại

Mẫu DOT F 1700.7 (8-69)

20. Lớp bảo mật. (của trang này)
Chưa được phân loại

21. Số trang

22. Giá cả

số 8


MỤC LỤC

Trang

DANH MỤC BẢNG BIỂU ...................................................... .................................... ii DANH MỤC CÁC
HÌNH .......... ...................................................... ...................................................... ...................... iii LỜI
CẢM ƠN .......................... ...................................................... ........................................... iv CHƯƠNG 1
- GIỚI THIỆU .. ...................................................... ...................................................... ....... 1
CHƯƠNG 2 - CHƯƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM ............................................. ...................................................... .............. 1

CHƯƠNG 3 - TÍNH CHẤT VẬT LIỆU ............................................. ................................................. 2
CHƯƠNG 4 - TĨM TẮT CƠNG VIỆC ............................................ ...................................................... ..... 5
CHƯƠNG 5 - KẾT QUẢ ......................................................................................... ...................................................... ....................... 10

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................... ...................................................... ......................... 10

Tôi

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bàn

Trang

2.1 Đặc điểm mẫu vật ................................................... ...................................................... ..................... 1
4.1 Tóm tắt kết quả kiểm tra cho chuỗi A .......................................... ...................................................... ..... 5
4.2 Tóm tắt kết quả kiểm tra cho loạt B .......................................... ...................................................... ...... 6
4.2 Tóm tắt kết quả kiểm tra cho chuỗi C .......................................... ...................................................... ...... 6

ii


DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang

Nhân vật

3.1 Dữ liệu cường độ bê tông cho các lô 1 và 2 trong loạt A ...................................... ................................ 2
3.2 Dữ liệu cường độ bê tông cho Chuỗi B ........................................... ...................................................... ....... 3
3.3 Dữ liệu cường độ bê tơng cho Dịng C ........................................... ...................................................... ....... 4

3.4 Cốt thép: Dòng A, B và C ... ...................................................... ..... 5
4.1 Tải so với Mẹo-Độ lệch cho các mẫu vật Series A- Batch # 1 .................................... ............................. 7
4.2 Tải so với Mẹo- Độ võng đối với các mẫu vật Series A-Batch # 2 .................................... ............................. 7
4.3 Tải so với Mẹo- Độ võng đối với các mẫu vật Dịng B- Lơ số 1 .................................... ............................. số 8
4.4 Tải so với Mẹo- Độ võng đối với các mẫu vật Dịng B- Lơ # 2 .................................... ............................. số 8

4.5 Tải so với Mẹo- Độ võng đối với Mẫu vật Dòng C- ....................................... ......................................... 9

iii


1. GIỚI THIỆU
Độ dày của epoxy trên các thanh cốt thép được quy định là từ 6 đến 12 mils trong Thông số kỹ thuật tiêu
chuẩn 1999 của INDOT, và hiện tại, độ dày epoxy là từ 8 đến 13 mils (INDOT, tháng 9
Năm 2002). Bằng cách tăng giới hạn trên của độ dày lên 18 mils, người ta thấy rằng số lượng khuyết tật
trong quá trình xây dựng giảm khoảng 50% (Mẫu, 2000). Có ý kiến cho rằng việc tăng độ dày epoxy có
thể làm giảm độ bền liên kết giữa cốt thép và bê tông (Mẫu, 2000). Trọng tâm của nhiệm vụ này là điều
tra khả năng giảm hiệu suất liên kết do lớp phủ epoxy dày hơn. Các sai lệch và nứt sẽ được điều tra vì
chúng cũng liên quan đến hiệu suất của kết cấu.

2. CHƯƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM

Ba loạt chùm, A, B và C, đã được thử nghiệm. Dòng A được thử nghiệm tĩnh và Dòng B và C được thử nghiệm khi tải
nhiều lần. Kết quả chi tiết của Series có trong Appelhans (2002). Bảng 2.1 tóm tắt các đặc điểm của từng Dịng. Các
dầm trong Series A được thiết kế có chủ đích bằng cách sử dụng chiều dài mối nối tốt theo các thông số kỹ thuật của
AASHTO để đảm bảo rằng các dầm sẽ không liên kết được. Mục tiêu trong Series A là thiết lập sự khác biệt về độ bền
liên kết giữa các thanh có độ dày lớp phủ khác nhau.

Lịch trình chất tải cho các dầm trong Series B và C nhằm mục đích mơ phỏng các hiệu ứng giao thông trước khi một chu kỳ cuối cùng
bị hỏng. Các dầm trong Series B và C được thiết kế với độ dài mối nối đáp ứng các thông số kỹ thuật của AASHTO. Trong Series B, các
dầm chịu tải nhiều lần để mô phỏng các hiệu ứng giao thông. Mỗi chùm được tải đến 1.000.000 chu kỳ. Tại

Khoảng 100.000 chu kỳ, thử nghiệm đã được dừng lại để đo chiều rộng vết nứt, đếm số lượng vết nứt và chụp
ảnh. Sau 300.000 chu kỳ, các chùm được tải cho đến 1.000.000 chu kỳ. Sau khi hoàn thành cổng nạp lặp lại
được tải tĩnh khơng thành cơng. Mục đích của Series B và C là tìm ra bất kỳ sự khác biệt nào về khả năng tối ưu,

độ võng và số lượng vết nứt giữa các thanh phủ epoxy 12 và 18 mil. Các mặt cắt ngang và các mơ hình tải trọng
đã được chọn để mơ phỏng một mặt cầu bê tơng điển hình ở Indiana.

Bảng 2.1: Đặc tính mẫu Bê tơng

Loạt

Chiều sâu

Kích thước thanh

Mối nối

Sức mạnh

(trong)

(psi)

Chiều dài
(trong)

Con số

Số lượng

Số lượng

chùm

dầm

dầm

(không tráng)

(12 triệu)

(18 triệu)

2

2

2

A

số 8

#5

4000

12-14

B

số 8

#5

5000

30

----------

2

2

C

16

#số 8

5000

76

----------

2

2

1

3. TÍNH CHẤT VẬT LIỆU
Hình 3.1 cho thấy cường độ phát triển bê tông cho Lô 1 và 2 trong Chuỗi A. Hình 3.2 chứa cường độ phát triển
28 ngày cho Sê-ri B. Lưu ý rằng cường độ thực tế 28 ngày (5160 psi) rất gần với giá trị thiết kế (5000 psi). Hình
3.3 cho thấy độ tăng cường độ của hỗn hợp được sử dụng trong Dịng C. Hình 3.4 chứa dữ liệu về cốt thép.

Sức mạnh 28 ngày
= 4570 psi

5000

4500

4000
Sức mạnh 28 ngày =

3500

Sức mạnh

4230 psi

3000

(psi)

Dòng A-Batch 1

2500

Dòng A-Batch 2

2000

1500

1000

500

0
0

50

100

150

200

Ngày

Hình 3.1 Dữ liệu cường độ bê tơng cho Lô 1 và 2 trong Chuỗi A

2

250

Sức mạnh (psi)

6000

5000

4000

Sức mạnh 28 ngày

= 5160 psi

3000

2000

1000

0
0

5

10

15

20

Ngày

Hình 3.2 Dữ liệu cường độ bê tơng cho Dịng B

3

25

30


8000

7000

6000

Sức mạnh 28 ngày = 7080 psi

f'c (psi)

5000

4000

3000

2000

1000

0
0

20

40

60

80

100

Ngày

Hình 3.3 Dữ liệu cường độ bê tơng cho Dịng C

4

120

140

160


70

60
Strain Gage Bar # 63

Strain Gage Bar # 46
Strain Gage Bar # 31

50

40

30

20

10

0
0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

Sự căng thẳng, q tải ( µε)

Hình 3.4 Cốt thép: Dịng A, B và C

4. TĨM TẮT CƠNG VIỆC
Kết quả chi tiết của Dòng A, B và C được thể hiện trong Bảng 4.1 và Hình 4.1 và 4.2 đối với Dịng A, Bảng 4.2 và
Hình 4.3 và 4.4 đối với Dịng B, Bảng 4.3 và Hình 4.5 và 4.6 đối với Dịng C. Các bảng chứa tóm tắt dữ liệu thử
nghiệm quan trọng.

Bảng 4.1 Tóm tắt kết quả kiểm tra cho Chuỗi A
Mẫu vật
Con số

Lớp phủ Epoxy
Độ dày

Số lượng
Các vết nứt trong

Chiều dài mối nối
(trong.)

Sự thất bại

Tải (lbs)

Cường độ bê tông tại

Phương thức thất bại

Thất bại (psi)

Chiều dài mối nối

A-U1

Không tráng

4

14

12600

4350

Liên kết

A-U2

Không tráng

3

12

12900

3820

Liên kết

A-E12-1

12 triệu

4

14

12100

4250

Liên kết

A-E12-2

12 triệu

3

12

12500

3800

Liên kết

A-E18-1

18 triệu

4

14

12800

4110

Liên kết

A-E18-2

18 triệu

3

12

11000

3911

Liên kết

5

70

60
Strain Gage Bar # 63
Strain Gage Bar # 46
Strain Gage Bar # 31

50

40

30

20

10

0
0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

Sự căng thẳng, q tải ( µε)

Hình 3.4 Cốt thép: Dịng A, B và C

4. TĨM TẮT CƠNG VIỆC
Kết quả chi tiết của Dòng A, B và C được thể hiện trong Bảng 4.1 và Hình 4.1 và 4.2 đối với Dịng A, Bảng 4.2 và
Hình 4.3 và 4.4 đối với Dịng B, Bảng 4.3 và Hình 4.5 và 4.6 đối với Dịng C. Các bảng chứa tóm tắt dữ liệu thử
nghiệm quan trọng.

Bảng 4.1 Tóm tắt kết quả kiểm tra cho Chuỗi A
Mẫu vật
Con số

Lớp phủ Epoxy
Độ dày

Số lượng
Các vết nứt trong

Chiều dài mối nối
(trong.)

Sự thất bại

Tải (lbs)

Cường độ bê tông tại

Phương thức thất bại

Thất bại (psi)

Chiều dài mối nối

A-U1

Không tráng

4

14

12600

4350

Liên kết

A-U2

Không tráng

3

12

12900

3820

Liên kết

A-E12-1

12 triệu

4

14

12100

4250

Liên kết

A-E12-2

12 triệu

3

12

12500

3800

Liên kết

A-E18-1

18 triệu

4

14

12800

4110

Liên kết

A-E18-2

18 triệu

3

12

11000

3911

Liên kết

5


Bảng 4.2 Tóm tắt kết quả thử nghiệm cho loạt B

Mẫu vật
Con số

Lớp phủ Epoxy
Độ dày

Số lượng
Các vết nứt trong

Chiều dài mối nối

Sự thất bại

Cường độ bê tông tại

Tải (lbs)

(trong.)

Phương thức thất bại

Thất bại (psi)

Chiều dài mối nối

B-E12-1

12 triệu

4

30

12900

5340

Shear-Compression

B-E18-1

18 triệu

4

30

12500

5190

Uốn dẻo

B-E12-2

12 triệu

4

30

12200

5200

Uốn dẻo

B-E18-2

18 triệu

4

30

12700

5120

Uốn dẻo

Cường độ bê tông tại

Phương thức thất bại

Bảng 4.3 Tóm tắt kết quả thử nghiệm cho loạt C

Mẫu vật
Con số

Lớp phủ Epoxy
Độ dày

Số lượng
Các vết nứt trong

Chiều dài mối nối

Sự thất bại

Tải (lbs)

(trong.)

Thất bại (psi)

Chiều dài mối nối

C-E12-1

12 triệu

số 8

76

92500

7280

Shear

C-E18-1

18 triệu

số 8

76

99300

7240

Shear

C-E12-2

12 triệu

9

76

96600

7340

Shear

C-E18-2

18 triệu

9

76

91000

7330

Shear

Các số liệu cho thấy tải trọng chống lại hành vi lệch đầu mút đối với tất cả các mẫu thử trong Dòng A và B và tải
chống lại độ lệch giữa các sải tay trong Dòng C. So sánh kết quả đối với dầm cốt thép phủ 12 mil và 18 mil cho
thấy sự khác biệt nhỏ trong hiệu suất. Các dầm có cốt thép khơng phủ đều cứng hơn và dễ uốn hơn khi bị hỏng
trong Dòng A. Điều này được mong đợi và tính theo cả mã ACI và AASHTO. Các dầm trong Series B với chiều dài
mối nối mã đã cho thấy một hiệu suất tốt. Kết quả của Series C đã xác nhận các phát hiện của Series B đối với
các mẫu vật được gia cố bằng thanh # 8.

6

14000

Vùng cao ngun

12000

10000

8000

Khơng tráng

12 triệu
18 triệu

6000

4000

2000

0
0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

Lệch (trong)

Hình 4.1 Tải trọng so với độ lệch đầu cho các mẫu vật Series A-Batch # 1

14000

12000

10000

8000
Khơng tráng

12 triệu

6000

18 triệu

4000

2000

0
0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

Lệch (trong)

Hình 4.2 Tải trọng so với độ lệch đầu cho các mẫu vật Series A-Batch # 2

7

1


13000
12000
11000
10000

9000
8000
7000

B18-1
B12-1

6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3.5

4

Lệch (trong)

Hình 4.3 Tải trọng so với độ lệch đầu cho các mẫu vật Series B-Batch # 1

13000
12000
11000
10000

9000
8000
7000

B-12-2
B-18-2

6000
5000
4000
3000

2000
1000
0
0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3.5

Lệch (trong)

Hình 4.4 Tải trọng so với độ lệch đầu cho các mẫu vật Series B-Batch # 2

số 8

4


Tải so với Độ lệch Midspan đối với Dòng C
100

90
80
70

Tải (kips)

60

C12-1
C18-1

50

C12-2
C18-2

40

LỖI

30
20
10
0
0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

Lệch (trong)

Hình 4.5. Tải trọng so với độ võng giữa nhịp đối với Dòng C

9

1,6

1,8


5. KẾT QUẢ
Dựa trên các kết quả từ chương trình thử nghiệm được thực hiện cho đến nay, có thể kết luận rằng các yêu cầu của AASHTO
hiện tại đối với chiều dài phát triển của thanh phủ epoxy có thể được mở rộng đến độ dày lớp phủ lên đến 18 mils.

6. NGƯỜI GIỚI THIỆU

1. Mẫu, LM và Ramirez, JA (2000), “Điều tra thực địa về mặt cầu bê tông ở Indiana,” Concrete
International, tháng 2, trang 53-56.

10