Nghiên cứu xây dựng Mô hình nứt trong kết cấu bê tông cốt thép do ăn mòn

Nghiên cứu xây dựng Mô hình nứt trong kết cấu bê tông cốt thép do ăn mòn

Tính cấp thiết của đề tài

Ăn mòn là nguyên nhân hàng đầu gây phá hoại công trình, đặc biệt là các công trình ven biển. Khi kết cấu bê tông làm việc trong môi trường tiếp xúc với ion như môi trường biển, ionsẽ xâm nhập qua lớp bê tông bảo vệ, tích tụ ở bề mặt cốt thép. Khi ion có nồng độ vượt ngưỡng cho phép sẽ gây ăn mòn cốt thép. Quá trình ăn mòn tạo ra các sản phẩm ăn mòn có thể tích lớn hơn thể tích cốt thép bị ăn mòn, gây ra áp lực lên vùng bê tông xung quanh cốt thép dẫn đến nứt lớp bê tông bảo vệ. Ngoài ra khi cốt thép bị ăn mòn sẽ làm giảm diện tích cốt thép và lực dính bám giữa bê tông và cốt thép, làm cho kết cấu bị suy giảm khả năng chịu lực, dẫn đến phá hủy công trình.

Nứt là một trong các chỉ dấu quan trọng để đánh giá tuổi thọ công trình, cũng như thời điểm cần bảo dưỡng, sữa chữa kết cấu bê tông cốt thép bị phá hoại do ăn mòn.

Vấn đề nứt do ăn mòn hiện đang thu hút được nhiều sự quan tâm của các nhà nghiên cứu, và đã có nhiều công trình nghiên cứu liên quan đến việc xây dựng mô hình dự đoán thời điểm nứt do ăn mòn cũng như các thí nghiệm về quá trình ăn mòn trong kết câu bê tông cốt. Tuy nhiên, các mô hình hiện có tồn tại những điểm còn hạn chế và cần được cải tiến để đưa ra mô hình đáng tin cậy trong việc đánh giá nứt trong kết cấu bê tông cốt thép do ăn mòn.

Trên đây là các lý do để chọn đề tài “Nghiên cứu xây dựng Mô hình nứt trong kết cấu bê tông cốt thép do ăn mòn”.

Mục tiêu nghiên cứu

Tổng quan về các mô hình hiện tại, để làm nổi bật các vấn đề cần giải quyết.

Xây dựng mô hình để đánh giá sự phát triển của vết nứt. Xác minh kết quả tính toán với kết quả thí nghiệm, đồng thời so sánh kết quả với các mô hình hiện có.

Sử dụng các mô hình trên để khảo sát các thông số chủ yếu ảnh hưởng đến quá trình phát triển vết nứt: chiều dày lớp bê tông bảo vệ, cấp bền của bê tông, tốc độ ăn mòn.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu
Kết quả dự kiến

Đề tài xây dựng mô hình tính toán quá trình phát triển vết nứt trong kết cấu bê tông cốt thép do ăn mòn cốt thép. Đưa ra các chỉ dẫn quan trọng và làm tài liệu tham khảo cho việc tính toán cho các công trình thực tế ở nước ta.

TỔNG QUAN CÁC MÔ HÌNH NỨT TRONG KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP DO ĂN MÒN HIỆN CÓ

TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH ĂN MÒN

Cơ chế ăn mòn

Cơ chế nứt trong kết cấu bê tông cốt thép do ăn mòn

Khi cốt thép bị ăn mòn, tùy theo các sản phẩm ăn mòn khác nhau mà thể tích sản phẩm ăn mòn lớn hơn thể tích cốt thép bị ăn mòn từ 2 đến hơn 6 lần.

Do thể tích của sản phẩm ăn mòn lớn hơn thể tích của cốt thép bị ăn mòn, nên gây ra áp lực lên vùng bê tông xung quanh cốt thép. Quá trình ăn mòn tiếp tục diễn ra, làm gia tăng áp lực lên vùng bê tông xung quanh cốt thép. Khi ứng suất trong bê tông do áp lực trương nở thể tích gây ra cân bằng với cường độ chịu kéo của bê tông thì sẽ xuất hiện vết nứt của bê tông tại bề mặt cốt thép. Vết nứt này sẽ tiếp tục lan ra vùng bê tông bên ngoài cùng với sự gia tăng lượng sản phẩm ăn mòn. Khi vết nứt lan ra đến mặt ngoài của lớp bê tông bảo vệ, sẽ mở rộng miệng vết nứt trên bề mặt lớp bê tông bảo vệ và dẫn đến việc phá vỡ lớp bê tông bảo vệ cốt thép.

TỔNG QUAN VỀ CÁC MÔ HÌNH NỨT

Mô hình Bazant [1]

Mô hình Liu – Weyers [6]

Mô hình Bhargava [2]

Mô hình Chun-Quin Li [5]

Mô hình Chernin [3]

KẾT LUẬN CHƯƠNG

Trong mô hình Bazant (1979) xem khối trụ bê tông xung quanh cốt thép là đồng nhất, xung quanh cốt thép không có vùng rỗng , khối trụ bị nứt khi áp lực gây nứt cân bằng với ứng suất kéo của bê tông trên đường nứt xiên . Do đó, mô hình Bazant cho kết quả dự đoán thời gian nứt lớp bê tông bảo vệ thấp hơn so với thí nghiệm.

Liu & Weyers (1998) đề xuất mô hình nứt là khối trụ gồm cốt thép và vùng bê tông xung quanh cốt thép có chiều dày bằng lớp bê tông bảo vệ , xung quanh cốt thép có vùng rỗng tương đương với vùng bê tông có độ xốp cao chiều dày là . Do đó, có thể áp dụng bài toán khối trụ dày vách chịu áp lực phân bố đều bên trong của lý thuyết đàn hồi vào trong mô hình. Tuy nhiên, Liu và Weyers không xét đến sự làm việc của vùng bê tông bị nứt, mà xem cả khối trụ bê tông là là vật liệu đàn hồi đẳng hướng, có cường độ không đổi trong suốt quá trình phát triển vết nứt. Do đó, kết quả của dự đoán của mô hình sẽ cao hơn so với kết quả thực nghiệm.

Bhargava (2006) đề xuất mô hình tính tách khối trụ làm hai phần: (1) phần cốt thép và sản phẩm ăn mòn xung quanh cốt thép; (2) phần trụ bê tông xung quanh cốt thép có chiều dày thành là C và xét đến sự suy giảm cường độ của cả khối trụ bê tông bao gồm cả phần nứt và phần chưa nứt. Trong khi thực tế, chỉ có phần bê tông bị nứt mới suy giảm cường độ, phần bê tông không bị nứt làm việc như vật liệu đàn hồi đẳng hướng và có cường độ như ban đầu.

Chun – Quin Li (2006) đề xuất mô hình nứt do ăn mòn dựa trên bài toán ứng suất phẳng của lý thuyết đàn hồi, tách khối trụ bê tông thành hai phần: (1) khối trụ bê tông bên ngoài bị nứt; (2) khối trụ bên trong bị nứt. Khối trụ bên trong bị nứt có độ cứng theo phương pháp tuyến (phương song song với vết nứt) là không thay đổi, và độ cứng theo phương tiếp tuyến của khối trụ (phương vuông góc với vết nứt) suy giảm phụ thuộc vào biến dạng vòng trung bình trên chiều dài vết nứt. Việc giải tìm hệ số suy giảm độ cứng theo phương tiếp tuyến phải giải nhiều phương trình phi tuyến phức tạp. Trong mô hình, Chun – Quin Li cũng đề xuất công thức tính mật độ dòng ăn mòn theo thời gian và áp dụng vào mô hình phân tích. Việc này không thuận lợi cho việc xác minh mô hình với các kết quả thí nghiệm có sẵn mật độ dòng ăn mòn.

Mô hình Chernin (2009) đề xuất mô hình nứt do ăn mòn dựa trên bài toán biến dạng phẳng của lý thuyết đàn hồi. Mô hình này cũng tách khối trụ bê tông thành hai phần: (1) khối trụ bê tông bên ngoài không nứt; (2) khối trụ bên trong bị nứt. Khối trụ bên trong bị nứt có độ cứng theo phương pháp tuyến (phương song song với vết nứt) là không thay đổi, và độ cứng theo phương tiếp tuyến của khối trụ (phương vuông góc với vết nứt) suy giảm phụ thuộc bán kính nứt của khối trụ bên trong, việc tính toán hệ số suy giảm độ cứng trên phương tiếp tuyến của khối trụ theo Chernin đề xuất đơn giản hơn nhiều so với mô hình Chun – Quin Li. Tuy nhiên, mô hình Chernin không xét đến vùng xung quanh cốt thép, nhưng giả thuyết các sản phẩm ăn mòn khuếch tán vào bê tông có chiều dày tương đương . Chiều dày tương đương có thể hiểu bao gồm cả phần vùng rỗng xung quanh cốt thép và phần sản phẩm ăn mòn khuếch tán vào vết nứt. Giá trị là giá trị tổng sản phẩm ăn mòn khuếch tán vào bê tông tại thời điểm nứt bề mặt bê tông bảo vệ. Do đó bài toán chỉ hữu hiệu khi giải tìm thời điểm nứt lớp bê tông bảo vệ, không có ý nghĩa trong quá trình tính toán phát triển bề rộng vết nứt trên bề mặt bê tông bảo vệ và giải bài toán tại thời điểm nhỏ hơn .

Ngoài ra, khi lớp bê tông bảo vệ bị nứt, các sản phẩm ăn mòn sẽ khuếch tán vào vết nứt, các mô hình trên chưa xét đến việc này (trừ mô hình Chernin đưa ra chiều dày tương đương ).

Để giải quyết các tồn tại nêu trên, luận văn này đưa ra mô hình cải tiến để dự đoán thời điểm nứt lớp bê tông bảo vệ và dự đoán bề rộng vết nứt trên bề mặt bê tông bảo vệ trong chương 2.

XÂY DỰNG MÔ HÌNH NỨT TRONG KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP

Trong chương 2 của luận văn, sẽ trình bày mô hình cải tiến để dự đoán thời điểm nứt lớp bê tông bảo vệ , chiều sâu xâm nhật cốt thép ứng với và dự đoán bề rộng vết nứt trên bề mặt bê tông bảo vệ sau thời điểm . Mô hình trình bày có xét đến việc sản phẩm ăn mòn khuếch tán vào vết nứt, đề xuất hệ số khuếch tán sản phẩm ăn mòn vào vết nứt . Trong chương này cũng trình bày trình tự tính toán của mô hình, đề xuất việc giải mô hình từ các phương trình phi tuyến thành giải các phương trình tuyến tính.

MÔ TẢ MÔ HÌNH VÀ GIẢ THUYẾT TÍNH TOÁN

Mô tả mô hình

Quá trình ăn mòn chia làm ba giai đoạn: (1) Các sản phẩm ăn mòn khuếch tán vào vùng rỗng ; (2) Các sản phẩm ăn mòn gây nứt lớp bê tông bảo vệ, vết nứt bắt đầu từ bề mặt cốt thép lan ra bên ngoài, quá trình này kết thúc khi vết nứt lan đến bề mặt bê tông bảo vệ; (3) quá trình phát triển bề rộng vết nứt trên mặt ngoài lớp bê tông bảo vệ.

Giai đoạn 1: khối trụ bê tông là đồng nhất, giới hạn trong khoảng bán kính , với , .

Giai đoạn 2: là giai đoạn gây nứt gây nứt vùng bê tông xung quanh cốt thép. Vết nứt bắt đầu xuất hiện tại bề mặt cốt thép và lan ra vùng bê tông bên ngoài. Khi vết nứt lan đến bề mặt bê tông thì quá trình này kết thúc.

Giai đoạn 3: xảy ra sau thời điểm , là giai đoạn phát triển bề rộng vết nứt trên bề mặt lớp bê tông bảo vệ.

Giả thuyết tính toán

Mô hình tính toán là mô hình ứng suất phẳng, bỏ qua ứng suất dọc trục thanh thép.

CÁC PHƯƠNG TRÌNH CHỦ ĐẠO CỦA MÔ HÌNH

Quá trình phát triển vết nứt chia khối trụ bê tông xung quanh cốt thép thành hai phần: (1) khối trụ bê tông bên ngoài không nứt; (2) khối trụ bê tông bên trong bị nứt. Do hai khối trụ có tính chất khác nhau nên có hai phương trình chủ đạo khác nhau. Dựa và bài toán khối trụ dày vách chịu áp lực phân bố đều bên trong của lý thuyết đàn hồi viết được phương trình chủ đạo cho khối trụ bên ngoài không bị nứt. Tương tự, thành lập phương trình chủ đạo cho khối trụ bên trong bị nứt có độ cứng theo phương tiếp tuyến bị suy giảm một phần dựa vào quan hệ ứng suất – biến dạng – chuyển vị.

Phương trình chủ đạo đối với khối trụ bên ngoài không nứt

Theo Timoshenko và Goodier (1970) [12], chuyển vị xuyên tâm của khối trụ bê tông bên ngoài là nghiệm của phương trình:

(2.1)

Nghiệm của phương trình (2.1) có dạng:

(2.2)

Do đó, trường ứng suất của khối trụ bê tông bên ngoài là:

	(2.3)
	(2.4)

Phương trình chủ đạo đối với khối trụ bên trong bị nứt

Dựa vào quan hệ ứng suất – biến dạng – chuyển vị, thành lập phương trình chủ đạo của khối trụ bê tông bị nứt bên trong:

(2.12)

Nghiệm của phương trình có dạng là (Plaat 1971) [9]:

(2.13)

Với và là các hằng số phụ thuộc vào .

Trường ứng suất của khối trụ bên trong bị nứt trở thành:

	(2.14)
	(2.15)

CÁC ĐIỀU KIỆN BIÊN VÀ ĐIỀU KIỆN TƯƠNG THÍCH

Các điều kiện biên

Ứng suất pháp , ta có:

	(2.16)
	(2.17)

Chuyển vị tại bằng chiều dày lớp sản phẩm ăn mòn gây áp lực lên bê tông xung quanh cốt thép :

(2.18)

Tại ứng suất trong bê tông cân bằng với :

(2.19)

Các điều kiện tương thích

Chuyển vị của hai khối trụ tại là như nhau:

(2.20)

Ứng suất pháp tại là như nhau:

	(2.21)
	(2.22)

TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN

Trình tự tính toán mô hình nứt cải tiến đề xuất gồm hai phần: (1) tính toán thời điểm nứt lớp bê tông bảo vệ và chiều sâu xâm nhập cốt thép tương ứng để xác minh với thí nghiệm của Liu và Weyers; (2) tính toán bề rộng vết nứt trên bề mặt bê tông bảo vệ sau thời điểm để xác minh với thí nghiệm của Andrade [8].

Thời điểm nứt lớp bê tông bảo vệ và chiều sâu xâm nhập cốt thép

Để giải mô hình xác định thời điểm nứt lớp bê tông bảo vệ và chiều sâu xâm nhập cốt thép tương ứng , trước tiên phải giải các phương trình điều kiện biên và tương thích để tìm các hằng số , , , . Sơ đồ thuật toán của quá trình này được trình bày ở hình 2.2.

Hình 2.3 Sơ đồ thuật toán tính toán thời điểm nứt

Bề rộng vết nứt trên bề mặt lớp bê tông bảo vệ

Khi lúc này khối trụ bê tông đã bị nứt hoàn toàn, vết nứt trên bề mặt bê tông bảo vệ cũng mở rộng. Ứng với mỗi thời điểm t, chuyển vị của cả khối bê tông bị nứt là:

(2.43)

Các điều kiện biên của bài toán trong trường hợp này:

Ứng suất pháp tại là bằng không, ta có:

(2.44)

Chuyển vị tại bằng :

(2.45)

Từ các phương trình (2.44) và (2.45) ta có:

	(2.46)
	(2.47)

Tính biến dạng vòng tại R_C theo phương trình (2.485):

(2.485)

Bề rộng vết nứt tại thời điểm t sau trên bề mặt lớp bê tông bảo vệ:

(2.49)

Với là biến dạng đàn hồi lớn nhất tại r = R_C:

(2.50)

Hình 2.1 Sơ đồ thuật toán tính bề rộng vết nứt

Với là ứng suất vòng lớn nhất tại r = R_C. Vì và , phương trình (2.25) trở thành:

(2.51)

Bề rộng vết nứt tính theo công thức (2.51) là bề rộng tổng cộng của các vết nứt. Nếu trong cùng một thời điểm, các vết nứt xuất hiện là đồng thời, thì bề rộng vết nứt trung bình sẽ bằng chia cho tổng số vết nứt xuất hiện. Bề rộng vết nứt cũng chính là bề rộng vết nứt lớn nhất có thể xuất hiện trên bề mặt lớp bê tông bảo vệ.

CÁC THAM SỐ VÀ TÍNH CHẤT VẬT LỆU SỬ DỤNG TRONG MÔ HÌNH

Giá trị các tham số

Hệ số khuếch tán sản phẩm ăn mòn vào vết nứt

Dựa trên các kết quả thí nghiệm, luận văn đề xuất giá trị hệ số k thay đổi tuyến tính theo tỷ số theo công thức:

khi

(2.60)

Chiều dày tương đương của bê tông vùng xốp

Trong các giá trị của , giá trị = 20µm cho kết quả phân tích sát với thí nghiệm hơn. Do đó, trong luận văn này, tác giả lấy giá trị = 20µm để phân tích mô hình.

Hệ số suy giảm cường độ của khối trụ bê tông bị nứt

Đối với quá trình xác định thời điểm nứt lớp bê tông bảo vệ, hệ số suy giảm cường độ tình theo công thức Chernin [3] đề xuất:

(2.66)

Với là một số thực không âm. Giá trị :

(2.67)

Đối với quá trình phát triển bề rộng vết nứt trên bề mặt lớp bê tông bảo vệ, hệ số tính theo công thức công thức Bazant và Planas (1998) đề xuất:

(2.61)

Biến dạng vòng trung bình của khối trụ bê tông là:

(2.69)

Với , ta được:

(2.70)

Hệ số giảm độ cứng tiếp tuyến trở thành:

		(2.71)
	(2.72)

Hệ số tính được bằng cách giải phương trình phi tuyến (2.71), để giải phương trình trên tác giả xây dựng chương trình tính bằng phần mềm MATLAB.

Tính chất vật liệu

Bê tông

Bê tông sử dụng trong mô hình có , .

Cốt thép

Cốt thép có đường kính d = 16mm, .

KẾT LUẬN CHƯƠNG

Trong chương này, đã trình bày mô hình nứt cải tiến: (1) các phương trình chủ đạo của khối trụ bê tông bị nứt và khối trụ bê tông chưa nứt; (2) Các điều kiện biên cũng như các điều kiện tương thích của mô hình; (3) Nêu rõ trình tự tính toán của mô hình, chuyển việc giải bài toán từ các phương trình phi tuyến thành các phương trình tuyến tính; (4) Xây dựng được thuật toán và viết chương trình hỗ trợ việc tính toán mô hình trên phần mềm MATLAB; (5) Lựa chọn các tham số sử dụng trong mô hình, đặt biệt là việc đề xuất hệ số khuếch tán sản phẩm ăn mòn.

XÁC THỰC MÔ HÌNH VÀ KHẢO SÁT THAM SỐ

Chương 3 trình bày việc xác thực mô hình gồm các nội dung: (1) trình bày các mô hình thí nghiệm; (2) xác thực thời điểm nứt lớp bê tông bảo vệ , chiều sâu xâm nhật cốt thép với thí nghiệm của Liu và Weyers; (3) xác thực bề rộng vết nứt trên bề mặt bê tông bảo vệ với thí nghiệm của Andrade; (4) khảo sát ảnh hưởng của các tham số: tốc độ ăn mòn, chiều dày lớp bảo vệ, tỷ số chiều dày lớp bê tông và đường kính cốt thép, cường độ chịu kéo của bê tông.

XÁC THỰC VỚI THÍ NGHIỆM CỦA LIU VÀ WEYERS

Mô hình thí nghiệm

So sánh kết quả

Hình 3.2 Kết quả xác thực thời điểm nứt lớp bê tông bảo vệ

Theo hình 3.2 và hình 3.3, kết quả mô hình phù hợp với kết quả thí nghiệm của Liu và Weyers, và tin cậy hơn so với các mô hình trước.

Hình 3.3 Kết quả phân xác thực chiều sâu xâm nhập cốt thép

Kết quả phân tích của mô hình cải tiến cho kết quả hợp lý so với kết quả thí nghiệm của Liu và Weyers cũng như kết quả phân tích của các mô hình khác hiện có.

XÁC THỰC VỚI THÍ NGHIỆM CỦA ANDRADE [8]

Mô hình thí nghiệm xác định quá trình phát triển bề rộng vết nứt

So sánh kết quả

Theo hình 3.5, kết quả phân tích có dạng tương đồng với kết quả thí nghiệm.

Hình 3.5 Kết quả xác thực bề rộng vết nứt

KHẢO SÁT CÁC THAM SỐ

Ảnh hưởng của tốc độ ăn mòn

µA/cm²

Hình 3.6 Ảnh hưởng của tốc độ ăn mòn đến thời điểm nứt

Hình 3.7 Ảnh hưởng của tốc độ ăn mòn đến bề rộng vết nứt

Qua hình 3.6 và hình 3.7, nhận thấy tốc độ ăn mòn ảnh hưởng lớn đến thời điểm xuất hiện vết nứt và sự phát triển bề rộng vết nứt ở bề mặt lớp bê tông bảo vệ.

Ảnh hưởng của chiều dày lớp bê tông bảo vệ

Hình 3.8 Ảnh hưởng chiều dày lớp BTBV đến thời điểm nứt

Theo hình 3.8, khi tăng chiều dày C thì sẽ tăng thời gian xuất hiện vết nứt trên bề mặt cốt thép. Qua đó, tùy theo các trường hợp cụ thể của kết cấu bê tông cốt thép làm việc trong môi trường ăn mòn, cần xem xét lựa chọn chiều dày lớp bảo vệ cốt thép cho phù hợp.

Ảnh hưởng của tỷ số C/D

Qua hình 3.9 ta thấy, khi thay đổi tỷ số thì thời điểm xuất hiện vết nứt thay đổi không đáng kể, nhưng tại cùng một thời điểm bề rộng vết nứt trên bề mặt bê tông bảo vệ tăng lên khi tăng đường kính cốt thép.

Hình 3.9 Ảnh hưởng của tỷ số C/D đến bề rộng vết nứt

Ảnh hưởng của cường độ chịu kéo của bê tông

Qua hình 3.10, thấy rằng cường độ chịu kéo của bê tông ảnh hưởng đến thời gian bắt đầu xuất hiện vết nứt, nhưng lại ảnh hưởng không đáng kể đến quá trình phát triển bề rộng vết nứt. Do đó, sự tác động của cường độ bê tông đến quá trình nứt do ăn mòn là không đáng kể.

Hình 3.10 Ảnh hưởng cường độ chịu kéo của bê tông đến sự phát triển của bề rộng vết nứt

KẾT LUẬN CHƯƠNG

Các kết quả đạt được trong chương 3:

Mô hình nứt cải tiến trong kết cấu bê tông cốt thép do ăn mòn cho kết quả dự đoán thời điểm nứt lớp bê tông bảo vệ, chiều sâu xâm nhập cốt thép hợp lý với các kết quả thí nghiệm của Liu và Weyer cũng như bề rộng vết nứt trên mặt bê tông bảo vệ với thí nghiệm của Andrade. Mô hình được xác minh với 3 thông số là , và cho kết quả đáng tin cậy, việc này các mô hình trước đây chưa làm. Việc dự đoán được sẽ quyết định được thời gian cần phải bảo trì kết cấu, và dự đoán được tuổi thọ công trình.

Dựa vào mô hình được xác thực, khảo sát các tham số quan trọng ảnh hưởng đến quá trình nứt: tốc độ ăn mòn, chiều dày lớp bê tông bảo vệ, tỷ số chiều dày lớp bê tông và đường kính cốt thép, cường độ chịu kéo của bê tông. Dựa vào các kết quả khảo sát các tham số, tác nhân ảnh hưởng lớn đến quá trình nứt là tốc độ ăn mòn, cường độ chịu kéo của bê tông ảnh hưởng đến quá trình là không đáng kể.

Quá trình giải mô hình phải giải nhiều phương trình phi tuyến, tốn nhiều thời gian và công sức. Để giải quyết vấn đề trên, tác giả xây dựng chương trình để mô hình quá trình nứt trên phần mềm MATLAB.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

KẾT LUẬN CHUNG

Trong luận văn đã hoàn thành đầy đủ các nhiệm vụ đề ra là:

1) Trình bày tổng quan các mô hình nứt trong kết cấu bê tông cốt thép do ăn mòn hiện có. Làm rõ các điểm cần khắc phục để đưa ra mô hình cải tiến có độ tin cậy hơn.

2) Đề xuất xây dựng mô hình nứt cải tiến khắc phục một số điểm tồn tại để tính quá trình nứt trong kết cấu bê tông cốt thép do ăn mòn. Đưa ra được các bước tính toán rõ ràng để tìm lời giải cho mô hình. Xác thực mô hình với các thí nghiệm: (1) xác thực kết quả dự đoán thời điểm nứt và chiều sâu xâm nhập cốt thép với thí nghiệm của Liu và Weyers; (2) xác thực kết quả dự đoán bề rộng vết nứt trên bề mặt bê tông bảo vệ với thí nghiệm của Andrade.

3) Dựa trên sơ đồ thuật toán của mô hình, xây dựng một chương trình tính toán thời điểm nứt, chiều sâu xâm nhập cốt thép và bề rộng vết bằng phần mềm MATLAB.

4) Sử dụng mô hình được xác thực, khảo sát các tham số: tốc độ ăn mòn, chiều dày lớp bê tông bảo vệ, tỷ số chiều dày lớp bê tông và đường kính cốt thép, cường độ chịu kéo của bê tông và đánh giá được sự tác động của các tham số đến quá trình phát nứt do ăn mòn.

KIẾN NGHỊ

Trong luận văn này, chỉ xem xét lớp bê tông bảo vệ bị nứt là do sự giản nở thể tích của sản phẩm ăn mòn, các nguyên nhân khác gây nứt như tải trọng, nhiệt độ,… không được xét đến trong quá trình nứt trong kết cấu bê tông cốt thép do ăn mòn.

Quá trình ăn mòn sử dụng trong mô hình là quá trình đồng đều trên bề mặt cốt thép. Nhưng trong thực tế, quá trình ăn mòn là quá trình tập trung do sự xâm thực của ion đi từ bề mặt lớp bê tông bảo vệ vào bên trong, nên bề mặt cốt thép gần lớp bê tông bảo vệ hơn (mặt ngoài) sẽ bị ăn mòn trước, bề mặt cốt thép bên trong (mặt trong) bị ăn mòn sau, lớp sản phẩm ăn mòn ở mặt ngoài cốt thép sẽ dày hơn so với mặt bên trong của cốt thép.

Trong mô hình cũng chưa xét đến ảnh hưởng của cốt thép xung quanh đến quá trình nứt do ăn mòn.

LIỆN HỆ:

SĐT+ZALO: 0935568275

E:\DỮ LIỆU COP CỦA CHỊ YẾN\DAI HOC DA NANG\LUAN VAN 2014\LUAN VAN KY THUAT\LUAN VAN LOP K26 XDDD\HO CONG DUYEN

TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH ĂN MÒN

Cơ chế ăn mòn

Cơ chế nứt trong kết cấu bê tông cốt thép do ăn mòn

TỔNG QUAN VỀ CÁC MÔ HÌNH NỨT

Mô hình Bazant [1]

Mô hình Liu – Weyers [6]

Mô hình Bhargava [2]

Mô hình Chun-Quin Li [5]

Mô hình Chernin [3]

KẾT LUẬN CHƯƠNG

MÔ TẢ MÔ HÌNH VÀ GIẢ THUYẾT TÍNH TOÁN

Mô tả mô hình

Giả thuyết tính toán

CÁC PHƯƠNG TRÌNH CHỦ ĐẠO CỦA MÔ HÌNH

Phương trình chủ đạo đối với khối trụ bên ngoài không nứt

Phương trình chủ đạo đối với khối trụ bên trong bị nứt

CÁC ĐIỀU KIỆN BIÊN VÀ ĐIỀU KIỆN TƯƠNG THÍCH

Các điều kiện biên

Các điều kiện tương thích

TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN

Thời điểm nứt lớp bê tông bảo vệ và chiều sâu xâm nhập cốt thép

Bề rộng vết nứt trên bề mặt lớp bê tông bảo vệ

CÁC THAM SỐ VÀ TÍNH CHẤT VẬT LỆU SỬ DỤNG TRONG MÔ HÌNH

Giá trị các tham số

Hệ số khuếch tán sản phẩm ăn mòn vào vết nứt

Chiều dày tương đương của bê tông vùng xốp

Hệ số suy giảm cường độ của khối trụ bê tông bị nứt

Tính chất vật liệu

Bê tông

Cốt thép

KẾT LUẬN CHƯƠNG

XÁC THỰC VỚI THÍ NGHIỆM CỦA LIU VÀ WEYERS

Mô hình thí nghiệm

So sánh kết quả

XÁC THỰC VỚI THÍ NGHIỆM CỦA ANDRADE [8]

Mô hình thí nghiệm xác định quá trình phát triển bề rộng vết nứt

So sánh kết quả

KHẢO SÁT CÁC THAM SỐ

Ảnh hưởng của tốc độ ăn mòn

Ảnh hưởng của chiều dày lớp bê tông bảo vệ

Ảnh hưởng của tỷ số C/D

Ảnh hưởng của cường độ chịu kéo của bê tông

KẾT LUẬN CHƯƠNG

Related Posts

About admin

Trả lời Hủy