Luận văn thạc sĩ phân tích hiện tượng hư hỏng mố trụ cầu và để xuất giải pháp gia cường kết cấu trụ cầu bằng tấm sợi composite tại tỉnh trà vinh

..

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN PHÚ THỌ

PHÂN TÍCH HIỆN TƯỢNG HƯ HỎNG MỐ, TRỤ CẦU
VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIA CƯỜNG KẾT CẤU TRỤ
CẦU BẰNG TẤM SỢI COMPOSITE TẠI TỈNH TRÀ VINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG

Đà Nẵng - Năm 2019


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN PHÚ THỌ

PHÂN TÍCH HIỆN TƯỢNG HƯ HỎNG MỐ, TRỤ CẦU
VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIA CƯỜNG KẾT CẤU TRỤ
CẦU BẰNG TẤM SỢI COMPOSITE TẠI TỈNH TRÀ VINH

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình giao thơng
Mã số: 85.80.205

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. HOÀNG PHƯƠNG HOA

Đà Nẵng, Năm 2019


LỜI CẢM ƠN
Học viên xin chân thành cảm ơn Thầy giáo PGS.TS. Hồng Phương Hoa đã tận
tình hướng dẫn - chỉ bảo trong quá trình thực hiện luận văn.
Xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo, tập thể cán bộ, giảng viên Khoa Xây dựng
Cầu đường, Phòng KH, SĐH & HTQT Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng,
Ban đào tạo Sau đại học - Đại học Đà Nẵng, cùng gia đình, bạn bè đã động viên và tạo
điều kiện cho học viên trong thời gian học cao học và hoàn thành luận văn tốt nghiệp này.
Với thời gian nghiên cứu và năng lực bản thân còn hạn chế, luận văn chắc chắn
khơng tránh khỏi những thiếu sót, tồn tại. Học viên rất mong nhận được những ý kiến
đóng góp từ phía các thầy cơ và bạn bè đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn.
Trân trọng cảm ơn !


LỜI CAM ĐOAN

Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi.
Các số liệu, kết quả tính tốn nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng
được ai cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.

Tác giả luận văn

Nguyễn Phú Thọ

PHÂN TÍCH HIỆN TƯỢNG HƯ HỎNG MỐ, TRỤ CẦU VÀ ĐỀ XUẤT

GIẢI PHÁP GIA CƯỜNG KẾT CẤU TRỤ CẦU BẰNG TẤM SỢI
COMPOSITE TẠI TỈNH TRÀ VINH
Học viên: Nguyễn Phú Thọ, Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng
Mã số: 85.80.205 Khóa: K36 Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng
Tóm tắt - Tấm sợi Composite cho thấy phương pháp gia cường đơn giản, có thể thực hiện
nhanh chóng với chi phí tương đối thấp và khơng làm tăng kích thước cấu kiện, làm tăng khả
năng chịu cắt của kết cấu bê tông cốt thép, đồng thời làm tăng độ cứng và độ dẻo của kết cấu
bê tông cốt thép.
Việc nghiên cứu của đề tài giúp thêm thông tin hữu ích về vật liệu Composite, các cơng thức
tính tốn kết cấu bê tơng cốt thép được dán tấm Composite theo tiêu chuẩn của ACI. Kết quả
tính tốn sức lực dọc của kết cấu:
Hiệu quả tăng cường chịu nén uốn đồng thời tại điểm A tăng 25%, điểm B tăng 22%, điểm C
tăng 15%.
Vì vậy, có thể thấy rằng sử dụng tấm sợi Composite tăng cường cho kết cấu bê tông cốt thép
cải thiện đáng kể khả năng chịu lực của cột.
Từ khóa – tấm sợi Composite; cột bê tông cốt thép; Vật liệu Composite; tăng cường chịu lực;
nghiên cứu thiết kế.

ANALYSIS OF THE PERFORMANCE OF DAMAGES, BRIDGE AND PROPOSAL
SOLUTIONS TO STRENGTHEN BRIDGE STRUCTURE BY FIBER PLATE
COMPOSITE IN TRA VINH PROVINCE
Abstract -Composite fiber sheet show simple reinforcement methods that can be
implemented quickly at relatively low cost and do not increase the size of the structure,
increase the cutting resistance of the reinforced concrete structure. Increases the hardness and
ductility of the reinforced concrete structure.
The study of the topic gives more useful information about Composite materials, reinforced
concrete formula formulas that are pasted with Composite -compliant Composite sheets.
Results of calculating the vertical strength of the structure:

At the same time, the bending efficiency of bending at bending increased by 25%, B increased
by 22% and C by 15%.
Therefore, it can be seen that the use of reinforced Composite fiber sheet for reinforced
concrete structures significantly improves the bearing strength of the columns.
Key words – Composite fiber sheet; reinforced concrete column; Composite materials;
intensify to force; desıgn study.

PHỤ LỤC


TRANG PHỤ BÌA
LỜI CẢM ƠN
LỜİ CAM ĐOAN
TĨM TẮT LUẬN VĂN
PHỤ LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HİỆU, CÁC CHỮ VİẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
MỞ ĐẦU.........................................................................................................................1
1) TÍNH CẤP THİẾT CỦA ĐỀ TÀİ.............................................................................1
2) MỤC TİÊU NGHİÊN CỨU ĐỀ TÀİ.........................................................................2
3) ĐỐİ TƯỢNG VÀ PHẠM Vİ NGHİÊN CỨU...........................................................2
4) PHƯƠNG PHÁP NGHİÊN CỨU..............................................................................3
5) CẤU TRÚC LUẬN VĂN............................................................................................3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BTCT VÀ VẬT LIỆU SỢI COMPOSITE,
CÁC PHƯƠNG PHÁP GİA CƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG DÁN
TẤM SỢI COMPOSITE.............................................................................................4
1.1. BÊTÔNG...................................................................................................................4
1.1.1. Vật liệu cấu thành bê tơng....................................................................................4

1.1.2. Tính chất của bê tơng............................................................................................6
1.2. Q TRÌNH XUỐNG CẤP VÀ HƯ HỎNG CỦA BTCT...................................6
1.2.1. Các quá trình xuống cấp.......................................................................................6
1.2.2. Ăn mòn sun phát....................................................................................................7
1.2.3. Phản ứng kiềm – silica...........................................................................................8
1.2.4 Các dạng phá hoại khác........................................................................................8
1.3. NGUYÊN NHÂN DẪN ĐẾN HƯ HỎNG TRONG KẾT CẤU BTCT................9
1.3.1. Bêtông bị rỗ............................................................................................................9
1.3.2. Bêtông bị rỗng........................................................................................................9
1.3.3 Bêtông bị nứt nẻ....................................................................................................10
a) Vết nứt do co ngót.......................................................................................................10
b) Vết nứt nghiêng...........................................................................................................10
c) Vết nứt dọc...................................................................................................................10
d) Vết nứt ngang trong bản mặt cầu................................................................................10


1.3.4. Bêtông bị vỡ lở ....................................................................................................10
1.3.5. Bêtông quá khô....................................................................................................10
1.3.6. Suy thối của bê tơng...........................................................................................11
1.3.7. Sự làm việc mỏi của bê tông cốt thép thường...................................................11
a) Bêtông chịu lực mỏi.....................................................................................................11
b) Cốt thép chịu lực mỏi..................................................................................................12
c) Bê tông cốt thép thường chịu lực mỏi..........................................................................12
1.4. SƠ LƯỢC VỀ VẬT LIỆU COMPOSITE (FIBER REINFORCED POLYMER
- FRP) VÀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN ..........................................................................12
1.5. CẤU TRÚC VÀ CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU SỢI
COMPOSITE (FIBER REINFORCED POLYMER – FRP)....................................15
1.5.1. Cấu trúc vật liệu sợi Composite.........................................................................15
a) Sợi carbon (CFRP) .....................................................................................................16
b) Sợi aramid (AFRP) .....................................................................................................18

c) Sợi thủy tinh (GFRP) ..................................................................................................18
1.5.2. Các đặc trưng cơ học của vật liệu Composite...................................................20
a) Mô đun đàn hồi...........................................................................................................21
b) Cường độ.....................................................................................................................22
1.6. CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CƯỜNG KẾT CẤU MỐ, TRỤ CẦU, MÓNG
CỌC................................................................................................................................22
1.6.1. Tổng quan về các dạng hư hỏng mố, trụ cầu....................................................22
1.6.2. Sửa chữa hư hỏng kết cấu mố, trụ cầu..............................................................24
1.6.3. Tăng cường khả năng chịu lực của mố cầu.......................................................24
1.6.4. Tăng cường khả năng chịu lực của trụ cầu.......................................................25
a) Tăng cường khả năng chịu lực của thân trụ...............................................................25
b) Tăng cường khả năng chịu lực của xà mũ trụ.............................................................27
1.7. ĐÁNH GIÁ VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CƯỜNG KẾT CẤU..................31
1.8. CÔNG NGHỆ DÁN TẤM VẬT LİỆU SỢİ COMPOSİTE................................31
1.9. THİẾT BỊ THİ CÔNG...........................................................................................37
1.9.1. Thiết bị doa và mài bo trịn các góc cạnh của bêtơng......................................37
1.9.2. Thiết bị sửa, đục bỏ và cắt bề mặt bêtông kém chất lượng, sứt vỡ.................37
1.9.3. Thiết bị bơm keo Epoxy chám vá vết nứt (áp lực tối thiểu 2 bar)..................37
1.9.4. Thiết bị làm sạch bề mặt bằng thủy lực.............................................................38


1.9.5. Thiết bị thổi bụi khô cầm tay..............................................................................38
1.9.6. Thiết bị tẩm keo và dán tấm sợi Composite......................................................38
1.9.7. Bảo hộ lao động bao gồm....................................................................................39
1.10. KẾT LUẬN CHƯƠNG........................................................................................39

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT, TÍNH TỐN GIA CƯỜNG KẾT CẤU
BTCT BẰNG TẤM SỢI COMPOSITE.................................................................40
2.1. NGHİÊN CỨU LÝ THUYẾT................................................................................40
2.1.1. khoản cách các dải vật liệu FRP trong tăng cường chịu cắt............................40

2.1.2. Gia cường sức kháng cắt của kết cấu cột, trụ BTCT bằng tấm vật liệu
Composite.......................................................................................................................40
2.1.3. Gia cường khả năng chịu lực dọc trục và dọc trục kết hợp với sức kháng uốn
của kết cấu cột, trụ BTCT bằng tấm sợi Compoite....................................................40
2.1.4. Gia cường kết cấu cột, trụ BTCT chịu nén dọc trục thuần túy bằng vật liệu
Composite.......................................................................................................................41
2.1.5. Gia cường kết cấu cột, trụ BTCT chịu nén với tiết diện hình trịn bằng vật
liệu Composite................................................................................................................45
2.1.6. Gia cường kết cấu cột, trụ BTCT chịu nén với các tiết diện khác bằng vật
liệu Composite................................................................................................................45
2.1.7. Gia cường kết cấu cột, trụ BTCT khả năng chịu nén có xét đến trạng thái
giới hạn sử dụng bằng vật liệu Composite...................................................................47
2.1.8. Gia cường kết cấu cột, trụ BTCT chịu nén, uốn đồng thời bằng vật liệu
Composite.......................................................................................................................47
2.1.9. Nâng cao tính dẻo cho kết cấu dầm, cột được gia cường bằng vật liệu
Composite.......................................................................................................................48
2.1.10. Với mặt cắt tiết diện trịn..................................................................................49
2.2. LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN GIA CƯỜNG KẾT CẤU CỘT, TRỤ BTCT
BẰNG TẤM VẬT LIỆU COMPOSITE......................................................................49
2.2.1. Vật liệu bê tông cốt thép......................................................................................49
2.2.2. Xây dựng đường cong quan hệ tương tác P-M.................................................49
2.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG..........................................................................................53

CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN GIA CƯỜNG KẾT TRỤ CẦU CỒN TÀU
ĐƯỜNG TỈNH LỘ TL.913, HUYỆN DUYÊN HẢI, TỈNH TRÀ VINH........54
3.1. PHÂN TÍCH KẾT QUẢ KIỂM ĐỊNH, THỬ TẢI VÀ ĐÁNH GIÁ NĂNG
LỰC CHỊU TẢI CỦA TRỤ CẦU................................................................................54
3.1.1. Vị trí xây dựng.....................................................................................................54
3.1.2. Quy mơ cơng trình...............................................................................................55

3.1.3. Đánh giá sơ bộ hiện trạng mố trụ cầu...............................................................55
3.1.4. Nguyên nhân dẫn đến nứt trụ cầu......................................................................56
3.1.5. Xác định cường độ bê tông và cốt thép..............................................................56
3.1.6. Xác định chiều dày lớp bê tơng bảo vệ và kích thươc cốt thép chịu lực
chính................................................................................................................................57
3.1.7. Thử tải động kết cấu mố trụ...............................................................................58
3.1.8. Kết luận và kiến nghị...........................................................................................58
3.2. TÍNH TỐN GIA CƯỜNG TRỤ T1 BẰNG TẤM SỢI CARBON...................59
3.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG..........................................................................................68

KẾT LUẬN VÀ KİẾN NGHỊ...................................................................................69
1. KẾT LUẬN................................................................................................................69
2. KİẾN NGHỊ...............................................................................................................69
3. HƯỚNG NGHİÊN CỨU TİẾP THEO....................................................................69

TÀİ LİỆU THAM KHẢO

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT


Ac - Diện tích mặt cắt ngang của phần bê tơng chịu nén (mm2)
Ae - Diện tích mặt cắt ngang của phần bê tơng bị kìm chế biến dạng nở hơng có hiệu (mm2)
Af - Diện tích của vật liệu FRP gia cố bên ngồi (mm2)
Ag - Tổng diện tích của mặt cắt bê tơng (mm2)
Afv - Diện tích vật liệu FRP tăng cường chịu cắt với khoảng cách s (mm2)
As - Diện tích của cốt thép thường (mm2)
Asi - Diện tích cốt thép lớp thứ i theo chiều dọc (mm2)
Ast - Tổng diện tích cốt thép gia cố theo chiều dọc (mm2)
b - Bề rộng mặt chịu nén của cấu kiện (mm)

h - Bề dày hoặc chiều cao một cấu kiện (mm)
D - Đường kính mặt cắt ngang hình trịn của cấu kiện chịu nén (mm)
Ec - Mơ đun đàn hồi của bê tông (MPa)
Ef - Mô đun kéo đàn hồi vật liệu FRP (MPa)
Es - Mô đun đàn hồi của thép (MPa)
f’c - Cường độ nén quy định của bê tông (MPa)
fc - Ứng suất nén của bê tông (MPa)
f’cc - Cường độ nén của bê tông bị kìm chế biến dạng nở hơng (MPa)
f’co - Cường độ nén của bê tơng khơng bị kìm chế biến dạng nở hông tương đương với
giá trị 0,85f’c (MPa)
fy - Giới hạn chảy của cốt thép thường (MPa)
Pn - Lực nén danh định đúng tâm tại mặt cắt bê tông (N)
rc – Bán kính của đường biên mặt cắt lăng trụ bị bọc bởi FRP (mm)
BTCT - Bêtông cốt thép
BTCTDƯL - Bêtông cốt thép dự ứng lực
DƯL - Dự ứng lực
TCN - Tiêu chuẩn ngành
FRP - Fiber Reinforced Polymer
AFRP - Aramid Fiber Reinforced Polymer
GFRP - Glass Fiber Reinforced Polymer
CFRP - Carbon Fiber Reinforced Polymer
ACI - American Concrete Institu
ACMA - American Composites Manufactures Association

DANH MỤC CÁC BẢNG


Số hiệu
bảng

Tên bảng

Trang

1.1

Các đặc trưng loại sợi Carbon khác nhau

17

1.2

Các đặc trưng loại sợi thủy tinh khác nhau

18

1.3

So sánh đặc trưng ba loại sợi

18

1.4

Thể hiện tính chất cơ học khác nhau của các loại chất nền

20

1.5

Một số đặc trưng tiêu biểu của hệ thống tấm sợi Composite

20

1.6

Hệ số giãn nở nhiệt theo các phương của vật liệu Composite

21

3.1

Cường độ bê tơng của mố trụ cầu

57

3.2

Dị cốt thép kết cấu mố trụ cầu

57

3.3

Kết quả tần số và chu kỳ của kết cấu mố M1 và trụ T1

58

3.4

Kết quả chuyển vị động của kết cấu mố M1 và trụ T1

58

3.5

Thông số kỹ thuật của trụ cần tăng cường

61

3.6

Tổng hợp sức kháng danh định dọc trục và uốn (khơng có gia cố)
với vị trí A, B, và C. Vị trí này được hiển thị trên hình bên dưới

68


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Số hiệu
hình

Tên hình

Trang

1.1

Mặt cắt bêtơng

5

1.2

Q trình xuống cấp của bêtơng và ăn mịn cốt thép

7

1.3

Một số sản phẩm vật liệu Composite (FRP)

13

1.4

Biểu đồ thể hiện sự phân bố ứng dụng vật liệu composit trên thế
giới từ năm 1991 đến 2000

15

1.5

Cấu trúc của vật liệu Composite (FRP)

16

1.6

Ứng suất - biến dạng của các loại vật liệu Composite (FRP)

21

1.7

Hiện tượng hư hỏng trụ cầu

23

1.8

Hiện tượng hư hỏng trụ cầu do bị ăn mòn

24

1.9

Tăng cường mố bằng biện pháp thay đất bằng đá dăm, đá hộc

25

1.10

Tăng cường mố bằng cách làm thêm thanh chống và ụ chắn trước
mố

25

1.11

Sữa chữa cọc cầu Ông me nhỏ bằng phương pháp bao bọc bê
tơng

28

1.12

Sữa chữa cọc cầu Ơng me nhỏ bằng phương pháp bao bọc bê
tông

28

1.13

1.14

Sửa chữa trụ cầu vượt bằng phương pháp sử dụng tấm CFRP
chế tạo sẵn
Sửa chữa trụ cầu vượt bằng phương pháp sử dụng tấm CFRP
chế tạo sẵn

29

29

1.15

Sửa chữa trụ cầu Phú mỹ ngập trong nước bằng phương pháp sử
dụng vật liệu CFRP chế tạo sẵn và thí nghiệm độ bám dính của

vật liệu

30

1.16

Sửa chữa dầm,mố trụ cầu Ơ Chát bằng phương pháp dự ứng lực
ngoài kết hợp sử dụng tấm FRP chế tạo sẵn

30


1.17

Sửa chữa trụ cầu Thanh Trì bằng phương pháp vỏ thép bao bọc

31

1.18

Sửa chữa lớp bề mặt bêtơng có chất lượng kém

32

1.19

Xử lý các vết nứt có chiều rộng > 0.30mm bằng keo chun dụng

32

1.20

Cơng tác bo trịn cạnh với bán kính tối thiểu 20mm

33

1.21

Cơng tác vệ sinh bề mặt

33

1.22

Quy trình thi cơng qt keo lên bề mặt kết cấu

34

1.23

Tẩm keo lên tấm sợi Composite

34

1.24

Công tác dán tấm sợi carbon cho dầm và cột

35

1.25

Một số dạng gia cường dầm BTCT bằng tấm sợi Composite

35

1.26

Cơng tác hồn thiện

36

1.27

Thiết bị doa và mài bo trịn các góc, cạnh kết cấu bêtơng

37

1.28

Thiết bị sửa, đục bỏ và cắt kết cấu bêtông

37

1.29

Thiết bị bơm keo tram vết nứt kết cấu bêtông

37

1.30

Thiết bị làm sạch bằng thủy lực kết cấu bêtông

38

1.31

Thiết bị thổi bụi kết cấu bêtông

38

1.32

Thiết bị tẩm keo dán tấm sợi

38

2.1

Mối quan hệ ứng suất – Biến dạng trong kết cấu bê tông chịu nén
có tăng cường và khơng tăng cường vật liệu FRP

41

2.2

Biểu đồ ứng suất – biến dạng cho cột bê tơng cốt thép bọc và
khơng bọc vật liệu FRP

42

2.3

Mơ hình tính tốn tăng

43

2.4

Mơ hình ứng suất – biến dạng do bê tơng bị vật liệu FRP kìm chế
biến dạng nở hơng

44

2.5

Biến đổi tương đương về mặt cắt dạng trịn

46

2.6

Biểu đồ quan hệ tương tác tác

48

2.7

Mơ hình biến dạng của quan hệ tương tức P – M trên mặt cắt tại

điểm B

49


2.8

Mơ hình biến dạng của quan hệ tương tức P – M trên mặt cắt tại
điểm C

50

2.9

Sơ đồ khối thể hiện q trình tính tốn P –M tại các điểm A, B, C

52

3.1

Cầu Cồn Tàu

54

3.2

Trụ cầu bị ẩm mốc và vơi hóa

55

3.3

Đã xuất hiện nhiều vết nứt trên thân trụ

56

3.4

Đo cường độ bêtơng bằng súng bật nẩy-siêu âm và dị cốt thép
mố trụ

57

3.5

Sơ đồ tính tốn gia cường

59

3.6

Biểu đồ quan hệ tương tác P-M

68


1
PHẦN MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
- Việt Nam có điều kiện thời tiết phức tạp, bất lợi cho cơng trình xây dựng nói chung

và kết cấu bê tơng cốt thép nói riêng. Sự xâm thực mạnh của mơi trường gây ra hiện
tượng rỉ thép, bong tróc lớp bê tông bảo vệ và làm giảm sức chịu tải của hệ thống kết
cấu chịu lực bằng bê tông cốt thép. Trong kết cấu cơng trình giao thơng và thủy lợi, sự
xâm thực đã làm cho nhiều cơng trình có kết cấu bằng bê tông cốt thép như các mố trụ
cầu ngập trong nước xuống cấp nghiêm trọng, không đảm bảo tuổi thọ thiết kế. Ngoài
ra, những thay đổi do yêu cầu sử dụng thường có xu hướng bất lợi đối với kết cấu cơng
trình hiện hữu địi hỏi việc thực hiện các giải pháp sửa chữa, nâng cấp hoặc thậm chí
thay mới kết cấu cơng trình. Khi đó, sửa chữa và nâng cấp thường là giải pháp hữu
hiệu vì việc thay mới hàng loạt cơng trình địi hỏi khoản tài chính rất lớn, khó có thể
đáp ứng được. Việc nghiên cứu các giải pháp công nghệ sửa chữa, gia cường để duy trì
và phục hồi sự làm việc bình thường của kết cấu cơng trình thủy lợi bằng bê tông cốt
thép là một yêu cầu cấp thiết.
- Trên con đường cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa phát triển đất nước, nền kinh tế nước
ta có những bước phát triển rất nhanh trong những năm gần đây. Đi kèm với sự phát
triển dân số ngày càng tăng dẫn đến các cơng trình giao thơng ngày càng được xây
dựng nhiều. Nhu cầu xây mới ngày càng nhiều, nhưng ngân sách địa phương có hạn,
cho nên việc nâng cấp, cải tạo nhằm nâng cao năng lực hoạt động, kéo dài tuổi thọ các
cơng trình giao thơng, dân dụng và thủy lợi trở nên rất cần thiết. Ngoài yêu cầu về việc
đảm bảo chất lượng, cịn phải u cầu về tính thẩm mỹ, tạo vẽ mỹ quan cho đô thị là
nhiệm vụ hết sức cấp bách.
- Gần đây, ở nước ta bắt đầu tiếp cận một giải pháp gia cường kết cấu công trình bê
tơng cốt thép bằng vật liệu composite sợi các bon, thủy tinh và aramid (từ đây trở đi để
tiện cho việc trình bày sẽ gọi ngắn gọn là vật liệu composite). Tuy nhiên, việc nghiên
cứu về giải pháp gia cường: dùng loại vật liệu nào, dán bao nhiêu lớp, dán theo
phương pháp nào, kích thước bao nhiêu là phụ thuộc vào tình trạng chịu lực, tình trạng
phá hủy của kết cấu. Nghiên cứu về ứng xử của kết cấu sau khi gia cường vẫn còn
nhiều thách thức, đặc biệt là về các trạng thái phá hủy của kết cấu mới thường đột ngột
(phá hoại giòn do phá hoại lớp keo dính bám hoặc bóc tách lớp bê tơng bảo vệ) nên
việc kiểm soát ứng xử của kết cấu vẫn còn là một thách thức. Để đánh giá hiệu quả của

2
việc gia cường, các thông số như vật liệu, trạng thái chịu lực trước khi gia cường cần
được phân tích kỹ lưỡng, nhất là việc xem xét tới ảnh hưởng của đoạn không gia
cường, mức độ gia cường (số lớp và loại vật liệu gia cường) đến dạng phá hoại và sức
chịu tải giới hạn của kết cấu. Vì phương pháp dán lớp vật liệu gia cường composite
thường được áp dụng ở bề mặt cấu kiện chịu kéo, nên việc này cũng đã làm gia tăng
mật độ vật liệu chịu kéo nhiều hơn, dẫn tới việc phân bố lại ứng suất biến dạng trong
mặt cắt cấu kiện, và cụ thể là bê tơng vùng chịu nén có thể bị phá hoại giòn nếu số lớp
vật liệu gia cường đủ dày. Do vậy, việc xác định ứng xử của hệ thống kết cấu trước và
sau khi gia cường dưới tác dụng của tải trọng cũng như sức chịu tải của nó là rất cần
thiết, không chỉ ảnh hưởng trực tiếp đến việc lựa chọn mức độ và phương án gia cường
mà còn giúp việc quản lý khai thác được hiệu quả về kỹ thuật và kinh tế.
- Vật liệu Composite (vật liệu tổng hợp) là một loại vật liệu mới có nhiều ửu điểm về
cường độ, trọng lượng nhẹ, khả năng chịu ăn mịn trong mơi trường nhiễm mặn, tiết
kiệm chi phí cho việc sữa chửa, cải tạo các cơng trình cũ, thời gian thi cơng nhanh,
tính thẩm mỹ cao.
- Vì vậy, vật liệu Composite cho thấy phương pháp gia cường đơn giản, có thể thực
hiện nhanh chống với chi phí tương đối thấp và khơng làm tăng kích thước cấu kiện,
làm tăng khả năng chịu cắt của kết cấu bê tông cốt thép, đồng thời làm tăng độ cứng
và độ dẻo của cấu kiện bê tông cốt thép. Xuất phát từ thực tế đó, đề tài “ Phân tích
hiện tượng hư hỏng mố trụ cầu và đề xuất giải pháp gia cường kết cấu trụ cầu bằng
tấm sợi Composite tại tỉnh Trà Vinh” nhằm ứng dụng rộng rãi công nghệ này ở Việt
Nam.
2. MỤC TİÊU NGHİÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀİ
- Nghiên cứu hiện tượng xuống cấp, hư hỏng của kết cấu bê tông cốt thép (mố, trụ cầu)
- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của kết cấu bê tông cốt thép
được gia cường bằng tấm composite ứng dụng cho cơng trình giao thơng và thủy lợi.
Đề xuất cơ sở cho việc xây dựng qui trình và phương pháp tính tốn thiết kế gia cường
kết cấu bê tông cốt thép bằng tấm Composite.

- Nghiên cứu các đặc trưng cơ học của vật liêu cường độ cao tấm sợi Composite.
- Đánh giá về công nghệ dán tấm sợi Composite trong sửa chữa và tăng cường kết cấu
bê tông cốt thép (trụ cầu) và khả năng áp dụng công nghệ này ở nước ta.
3. ĐỐİ TƯỢNG VÀ PHẠM Vİ NGHİÊN CỨU


3
- Đối tương nghiên cứu: Các cơ sở lý thuyết, mơ hình tính tốn lý thuyết tăng cường
cho kết cấu bê tông cốt thép bằng công nghệ dán tấm sợi Composite.
- Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu sử dụng công nghệ dán tấm sợi Composite để tăng
cường khả năng chịu lực cho kết cấu bê tông cốt thép (trụ cầu).
4. PHƯƠNG PHÁP NGHİÊN CỨU
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết, việc tính tốn dựa trên mơ hình lý thuyết.
- Tính tốn hiệu quả tăng cường thơng qua lý thuyết tính toán.
- Phương pháp nghiên cứu tài liệu
5. CẤU TRÚC LUẬN VĂN
- Phần mở đầu: Giới thiệu khái quát chung về bê tơng cốt thép trong q trình khai
thác sử dụng và một số biện pháp sửa chữa, cải tạo và gia cường các cấu kiện đã bị hư
hỏng, xuống cấp để khôi phục lại khả năng làm việc của công trình.
- Chương 1: Tổng quan về bê tơng cốt thép và vật liệu sợi Composite, các phương
pháp gia cường và công nghệ thi công dán tấm sợi Composite.
- Chương 2: Cơ sở lý thuyết, tính tốn gia cường kết cấu bê tông cốt thép (trụ cầu)
bằng tấm sợi Composite.
- Chương 3: Tính tốn gia cường kết cấu trụ cầu Cồn Tàu đường tỉnh lộ TL.913, huyện
Duyên Hải, tỉnh Trà Vinh.
- Cuối cùng là những kết luận và kiến nghị của đề tài.


4
CHƯƠNG I

TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG CỐT THÉP VÀ VẬT LIỆU SỢI
COMPOSITE, CÁC PHƯƠNG PHÁP GİA CƯỜNG VÀ CÔNG
NGHỆ THI CƠNG DÁN TẤM SỢI COMPOSITE
Chương này trình bày tổng quan về hiện trạng hư hỏng kết cấu bê tông cốt thép
trong cơng trình giao thơng ở nước ta và tổng quan về vật liệu sợi Composite, đồng
thời giới thiệu về một số giải pháp gia cường kết cấu bê tông cốt thép trong đó tập
trung vào phương pháp dán lớp vật liệu tấm sợi Composite cường độ cao. Những tiến
bộ trong nghiên cứu về ứng xử của kết cấu gia cường, trong đó trọng tâm là sự làm
việc chung giữa các lớp vật liệu cũ và vật liệu gia cường đã được thực hiện trong và
ngồi nước.
1.1. BÊTƠNG
1.1.1. Vật liệu cấu thành bê tông
Bê tông là loại đá nhân tạo, được chế tạo từ các loại vật liệu rời, chất kết dính và phụ
gia nếu có.
+ Cốt liệu rời (cát, sỏi, đá dăm…)
- Cát – cốt liệu liệu bé : Có kích thước (1-:- 5)mm
- Sỏi, đá dăm – cốt liệu lớn : Có kích thước (5 -:- 40)mm
+ Chất kết dính: Chất kết dính thơng thường là vữa xi măng. Vữa xi măng là hỗn hợp
của xi măng và nước phản ứng với nhau tạo nên sản phẩm thủy hóa và các lỗ
rỗng chứa nước. Sản phẩm thủy hóa chủ yếu là các gel canxi silicat thủy hóa
vơ định hình và canxi hydroxit. Rất nhiều các sản phẩm nhỏ khác cũng hình
thành, đáng kể như các pha của khống aluminat (Taylor, 1997). Có rất nhiều loại
ximăng, phổ biến nhất là xi măng Portland thường (OPC) được sản xuất bởi đốt nóng
các ngun liệu thơ chứa canxi và silica đến nhiệt độ cao và nghiền mịn clinker.Tro
bay từ các nhà máy điện và xỉ của các nhà máy luyện thép cũng có tính chất xi măng
và tro nhiên liệu nghiền (PFA) hay xỉ lị cao (GGBS) có thể dùng để thay thế xi măng
Portland trong bêtơng. Điển hình như trong xi măng có thể chứa đến 35% PFA hay
70% GGBS. Các hạt silica siêu mịn và metakaolin là những vật liệu có tính chất xi
măng khác cũng có thể được trộn với Portland xi măng với hàm lượng nhỏ hơn.

5
Những xi măng hỗn hợp như vậy được dùng nhằm cải thiện các tính chất của bêtơng
và đơi khi hạ giá thành sản xuất.
+ Phụ gia: Cải thiện một số tính chất của bê tơng trong lúc thi cơng cũng như trong
quá trình sử dụng như lượng nước nhào trộn, độ ninh kết, lưu động, cường độ bê tông,
chống ăn mịn, chống thấm…
- Có thể ví dụ như các phụ gia siêu dẻo, các phụ gia chống thấm, phụ gia cuốn khí và
các chất làm chậm hay tăng tốc quá trình thủy hóa của xi măng. Phụ gia siêu dẻo cải
thiện tính cơng tác của bêtơng, vì thế cho phép giảm lượng nước nhào trộn đến 20%.
Phụ gia cuốn khí dùng để cải thiện khả năng chống sự xuống cấp của bêtơng do q
trình đóng tan băng. Bêtơng phải duy trì tính cơng tác trong khi đổ vào ván khn. Các
phụ gia kiềm hãm q trình thủy hóa có thể được dùng nhằm kéo dài thời gian ninh
kết, trong khi các phụ gia đóng rắn nhanh có tác dụng rút ngắn thời gian ninh kết,
nhanh chóng đạt được cường độ sau khi đổ bêtông.
- Nguyên lý chế tạo bê tông: Là các cốt liệu lớn làm bộ xương, cốt liệu nhỏ lấp đầy các
khoảng trống, chất kết dính có tác dụng liên kết các cốt liệu lại với nhau tạo nên thể
đặc chắc có khả năng chống lại biến dạng.

Hình 1.1. Mặt cắt bêtông


6
1.1.2. Tính chất của bê tơng
- Bêtơng là vật liệu cường độ chịu nén cao, phát triển cường độ nén rất nhanh. Chất
lượng bêtơng hợp lý có thể đạt cường độ lớn hơn 40 MPa. Bê tơng có khả năng chịu
nén khá tốt. Nhưng có khả năng chịu kéo lại rất kém (kém từ 8 - 15 lần so với khả
năng chịu nén).
- Cốt thép (CT) được dùng trong bêtông nhằm tăng cường khả năng chịu kéo của
bêtơng.

- Bêtơng có các lỗ rỗng và chúng có ảnh hưởng rất quan trọng đến tính chất của
bêtơng. Canxi-silicat thủy hóa, sản phẩm chính của q trình thủy hóa, có độ rỗng
khoảng 28% (lỗ rỗng gel). Nước dư thừa sẽ chiếm chỗ trong bêtơng, dẫn đến sự hình
thành các lỗ rỗng mao dẫn. Trong bêtơng cũng có chứa khơng khí và các lỗ rỗng
khác. Các lỗ rỗng mao dẫn có đường kính đến 1µm, trong khi các lỗ rỗng gel có
đường kính vài nm. Những bọt túi cuốn khí điển hình có đường kính 0.1mm và được
phân bố khắp nơi trong vữa xi măng. Những khuyết tật khác cũng có thể tồn tại như
các vết nứt bên trong, các lỗ rỗng bên dưới các hạt cốt liệu, và rỗ “tổ ong” (Glass and
Buenfeld, 2000a). Các chất dẫn điện thường xuất hiện trong các lỗ rỗng và các
khuyết tật lớn hơn trong bêtơng. Nó chứa các ion như Na+, K+, Ca2+, OH- và SO42, cũng như oxy hòa tan. Điểm đáng chú ý của xi măng thủy hóa là các pha chứa nước
nhanh chóng đạt được pH cao. Hơn nữa, vật liệu có phần lưu trữ kiềm lớn dưới dạng
các sản phẩm thủy hóa hòa tan chống lại sự giảm pH ở các giá trị trên 10. Dung dịch
có tính kiềm trong các lỗ rỗng của bêtông tạo điều kiện thuận lợi cho sự hình thành
lớp thụ động trên bề mặt cốt thép. Lớp thụ động được hình thành từ các oxit khơng
hịa tan, sản phẩm của các phản ứng nhiệt động học giữa thép, nước và oxy trong mơi
trường có pH cao. Màng thụ động đóng vai trị lớp rào cản, cản trở q trình ăn mịn
cốt thép. Sự xâm nhập của các chất độc hại có thể diễn ra trong bêtơng qua hệ thống
lỗ rỗng, thường chủ yếu qua các lỗ rỗng mao dẫn. Vết nứt sẽ phát triển ở những nơi
bêtông chịu ứng suất kéo và cốt thép chịu tải trọng, do đó sẽ làm giảm chức năng bảo
vệ của lớp bêtơng bảo vệ. Cũng có rất nhiều ngun nhân khác nhau gây co ngót của
bêtơng có thể gây ra các vết nứt trong bêtơng (Neville, 1996).
1.2. Q TRÌNH XUỐNG CẤP VÀ HƯ HỎNG CỦA BÊ TÔNG CỐT THÉP
1.2.1. Các quá trình xuống cấp
- Những tác nhân dẫn đến xuống cấp và hư hỏng của bê tông cốt thép thường gặp


7

Hình 1.2. Q trình xuống cấp của bêtơng và ăn mịn cốt thép
- Có rất nhiều q trình làm giảm chất lượng khai thác của các cơng trình bêtơng cốt

thép, bao gồm q trình xuống cấp của chính vật liệu bêtơng và q trình ăn mịn cốt
thép (Hình 1.2) (ENV 1504-9, 1997)
1.2.2. Ăn mòn sun phát
- Ăn mòn sun phát do q trình phản ứng hóa học giữa sun phát hòa tan và các thành
phần trong xi măng. Các sản phẩm hình thành chiếm thể tích lớn hơn rất nhiều so với
các chất mà chúng đã thay thế và làm cho vữa xi măng bị phá hoại; do đó gây giãn
nở và phá hoại bêtông. Sự phá hoại do sun phát có thể bao gồm sự hình thành
ettringite, q trình ettringite muộn và sự hình thành thaumasite (Hobbs, 2001).


8
- Ettringite hay Canxi aluminum sun phát hydroxit thủy hóa (Ca6Al2(SO4)3 (OH)12.
26H2O) được hình thành từ phản ứng giữa ion sun phát và các pha aluminat trong
xi măng. Nó được hình thành trong q trình thủy hóa xi măng khi canxi sun phát
được trộn vào trong bêtơng để kiểm sốt q trình thủy hóa. Nó là chất có tính giãn
nỡ nhưng chỉ có tác dụng phá hoại khi hình thành sau khi xi măng đã hóa
cứng.Trường hợp phổ biến của q trình ăn mịn sun phát là q trình xâm thực sun
phát từ mơi trường bên ngồi vào trong bêtơng và tạo ra ettringite. Các góc cạnh đặc
biệt rất dễ bị ảnh hưởng và kết quả là bề mặt bêtông dễ bị phá vỡ, xem Hình 1.3.
- Thaumasite hay Canxi silicat cacbonat sun phát thủy hóa (Ca3Si(OH)6 CO3SO4.
12H2O) được hình thành do sun phát xâm nhập vào bêtông hay vữa. Nó thường bắt
gặp ở mơi trường ẩm và lạnh như các cơng trình ngầm với các điều kiện có sẵn sun
phát, cacbonat và nước. Bêtông sử dụng cốt liệu đá vôi thường bị ảnh hưởng của
thaumasite, bởi chúng là nguồn cung cấp ion cacbonat. Thaumasite trương nở và tác
động đến cả hồ xi măng và cốt liệu.
1.2.3. Phản ứng kiềm-silica
- Phản ứng kiềm-silica là phản ứng hóa học giữa các khống silic trong cốt liệu với
kiềm trong bêtơng. Phản ứng tạo ra gel trương nở sau khi xi măng hình thành cường
độ, gây ứng suất bên trong dẫn đến giãn nở và nứt bêtông.
- Các nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng và mức độ giãn nở gồm hàm lượng kiềm,

lượng cốt liệu hoạt tính và kích thước hạt, độ ẩm của bêtông, sự chênh lệch độ ẩm, nhiệt
độ và tính xun thấm của bêtơng. Hàm lượng kiềm (đo bằng hàm lượng Natri và Kali
trong dung dịch pH cao chứa trong lỗ rỗng bêtông) phụ thuộc vào loại xi măng.
1.2.4. Các dạng phá hoại khác
- Ngoài phá hoại trên các dạng suy giảm chất lượng bêtơng khác ít phổ biến như sau
- Ảnh hưởng của các chất hóa học tác động đến bê tông là chúng phá hủy hồ xi măng,
làm suy yếu bêtông. Trong nhiều trường hợp, khả năng kháng của bêtông đối với các
dạng phá hoại trên được xác định chủ yếu bởi khả năng chống xuyên thấm của các
nhân tố gây hại.
- Sự phá hoại của nước biển do phản ứng hóa học của sun phát trong nước biển cũng
như q trình tinh thể hóa các muối trong lỗ rỗng. Bởi vì quá trình kết tinh của muối
xảy ra do sự bay hơi của nước, do đó những phần bêtơng ở vùng mực nước thay đổi
thì sự phá hủy này diễn ra rất mạnh mẽ.


9
- Tác động chủ yếu của lửa là gây ra biên độ thay đổi nhiệt độ rất lớn trong bêtông. Sự
khác nhau về sự giãn nở nhiệt làm bong vỡ lớp phủ bề mặt và giảm cường độ. Ảnh
hưởng trực tiếp của nhiệt độ đến cường độ của bêtông là nhỏ. Sự mất độ ẩm khi nhiệt
độ cao có thể dẫn đến sự suy giảm cường độ và tính đàn hồi.
1.3. NGUYÊN NHÂN DẪN ĐẾN HƯ HỎNG TRONG KẾT CẤU BÊ TƠNG
CỐT THÉP
1.3.1. Bê tơng bị rỗ
Hiện tượng này khá phổ biến trong q trình đúc bêtơng làm giảm khả năng chịu lực
của kết cấu và kết cấu dễ bị xâm thực từ mơi trường ngồi gây nên hư hỏng và sập đổ
cơng trình, có 3 loại rỗ như sau:
- Rỗ mặt hay rỗ tổ ong, các lỗ rỗ này chỉ có độ sâu từ 1-2cm, thành từng mảng trên mặt
kết cấu;
- Rỗ sâu, với loại rỗ này người ta có thể dùng thanh sắt bẩy rời các viên cốt liệu không
được vữa xi măng liên kết chặt, cho đến khi gặp lớp bêtơng qnh chắc bên trong, thì

đã hình thành một lỗ sâu trong bêtông để lộ cốt thép ra ngồi;
- Rỗ thấu suốt là loại rỗ ăn thơng qua 2 mặt của kết cấu BTCT.
Những nguyên nhân gây ra hiện tượng rỗ:
- Bêtông bị phân tầng khi chiều cao rơi bêtông không đảm bảo yêu cầu;
- Công tác thi công đầm không tốt;
- Bêtông bị mất nước xi măng hoặc độ sụt không đạt yêu cầu;
- Thành phần cấp phối bêtông không hợp lý;
- Cự ly cốt thép không đúng quy định.
1.3.2. Bê tông bị rỗng
Hiện tượng bêtông trong kết cấu bị rỗng là vì vữa bêtơng trong khi đổ bị ngăn chặn
ở một đoạn nào đó và thường xuất hiện ở những vị trí như sau:
- Ở mặt dưới của các dầm bêtông, cốt thép hầu như lộ hẳn ra ngồi, hồn tồn khơng
có lớp bảo vệ, sở dĩ có hiện tượng này vì khi đổ bêtơng lượng cốt thép bố trí q dày
nên hỗn hợp bêtơng khơng thể xuống đến dưới mà chỉ có vữa ximăng xuống cốt liệu
lớn đã bị cốt thép giữ lại;


10
- Ở các góc nối giữa dầm với cột, nơi bêtơng cột co ngót bị cản trở bởi bêtơng dầm vẫn
được chống đỡ căng bên dưới, cốt thép đầu cột thường bị trơ trụi ra, phần bêtông tựa
của dầm lên cột hồn tồn như khơng có;
- Ở các nơi có bản thép chôn sẵn để hàn liên kết các kết cấu với nhau, khi đúc bêtông,
vữa không chui xuống được dưới các bản thép đó, nên hình thành khoan trống rỗng
bên dưới.
1.3.3. Bê tông bị nứt nẻ
Hiện tượng bêtông bị nứt nẻ là triệu chứng bêtông chịu ứng suất và biến dạng, có
những ứng suất tự bản thân bêtơng gây ra trước khi chịu tải do co ngót trương nở hoặc
phản ứng phát nhiệt trong bêtông.
a) Vết nứt do co ngót
Loại vết nứt này thường xuất hiện trong lớp bề mặt của bê tơng do q trình co ngót

khơng đều. Nguyên nhân là do hàm lượng xi măng quá nhiều trong hỗn hợp bê tông,
do đặc điểm của dạng kết cấu, do cách bố trí cốt thép khơng hợp vvv….
b) Vết nứt nghiêng
Vết nứt này thường xuất hiện ở bụng dầm do ứng suất chủ quá lớn.
c) Vết nứt dọc
Chúng xuất hiện ở chỗ tiếp giáp đáy bản mặt cầu giáp với phần sườn dầm, được coi là
nguy hiểm vì giảm năng lực chịu tải của kết cấu nhịp. Nguyên nhân chính là do sai sót
trong cơng nghệ chế tạo kết cấu
d) Vết nứt ngang trong bản mặt cầu
Nguyên nhân do mô men uốn tạo ra quá lớn lúc cẩu dầm để lắp ghép, hoặc do dự ứng
lực nén quá mạnh.
1.3.4. Bê tông bị vỡ lở
Bêtông bị vỡ lở thành từng mảng thường xảy ra ở các góc, mép cạnh kết cấu và cả trên
mặt tấm bêtông. Nguyên nhân lở vỡ bêtông là do:
- Sử dụng cốt liệu kém phẩm chất;
- Sỏi đá chưa rửa sạch, còn lẫn nhiều đất bẩn.
1.3.5. Bê tông quá khô


11
Do bêtông không được bảo dưỡng tốt, không được tưới nước thường xuyên, bị mất
nước nhanh bêtông không đủ nước để thủy hóa xi măng dẫn đến cường độ bêtơng
giảm đi rõ rệt.
1.3.6. Suy thối của bê tơng
- Bêtơng là loại vật liệu dễ nứt, các vết nứt làm giảm độ cứng của tiết diện, làm môi
trường vật liệu bị đứt đoạn và là triệu chứng của sự phân bố lại nội lực giữa bêtơng và
cốt thép;
- Bêtơng có độ rỗng xốp lớn có thể lên tới 40% thể tích; dù bêtơng có chất lượng tốt
thì độ rỗng xốp xấp xỉ 10% thể tích của bêtơng. Và các lổ rỗng này sẽ thấm nước là
nguyên nhân gây suy thoái chất lượng bêtơng;

- Sự lão hóa của bêtơng bắt đầu bởi các khe nứt trong q trình thi cơng hoặc q trình
khai thác, các chất nguy hại cho bêtơng và cốt thép sẽ xâm thực bêtông và cốt thép.
1.3.7. Sự làm việc mỏi của bê tông cốt thép thường
Mỏi là một quá trình thay đổi lâu dài cấu trúc bên trong vật liệu, phụ thuộc vào tải
trọng lặp. Trong bê tông, những thay đổi này liên quan mật thiết đến sự hình thành và
phát triển của các vết nứt nhỏ bên trong, và sự phá vỡ lực dính. Từ đó có thể dẫn đến
sự hư hỏng nhanh của bê tông cốt thép và tiếp theo là hư hỏng của kết cấu cơng trình.
a) Bêtơng chịu lực mỏi
- Cơ học của sự nứt mỏi trong bêtơng hoặc vữa có thể chia thành ba giai đoạn. Giai
đoạn thứ nhất từ những vùng bị yếu trong bêtông hoặc vữa và được coi là sự mở đầu
cho những vết nứt. Giai đoạn thứ hai là sự hình thành chậm các vết nứt với kích thước
nói chung nhỏ. Còn giai đoạn thứ ba diễn ra khi có sự hình thành đủ các vết nứt gây
mất ổn định hoặc kích thước các vết nứt tăng lên làm thu hẹp diện tích mặt cắt của kết
cấu, nên kết cấu khơng cịn đủ khả năng chịu tải như khi tính tốn dẫn đến hư hỏng.
- Ở giai đoạn đầu, bêtơng thường chịu nén có điều chỉnh lực hoặc chịu lực kéo mỏi có
ứng suất tăng mạnh một thời gian ngắn, sau đó đều đặn tăng nhẹ trong giai đoạn hai và ở
giai đoạn cuối thì ứng suất tăng trở lại một cách đáng kể trước khi mẫu bị phá hoại.
Modun đàn hồi của bêtông giảm đáng kể trong suốt thời gian thí nghiệm do sự hình
thành vết nứt rất nhỏ.
- Dưới lực nén dọc trục, có sự rạn nứt nhỏ trong giai đoạn cuối này. Các vết nứt xuất
hiện thêm và nối lại, song song với hướng lực tác dụng trên bề mặt của mẫu dẫn đến
hư hỏng tiếp theo. Bêtông chịu ứng suất đổi chiều bị hư hỏng nhanh hơn, có thể giải