Luận án tiến sĩ: Chế tạo bê tông cốt sợi siêu cao hàm lượng tro bay lớn tại Trường Đại học Xây dựng Hà Nội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI Phạm Sỹ Đồng NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TÔNG CỐT SỢI CHẤT LƯỢNG SIÊU CAO HÀM LƯỢNG TRO BAY LỚN SỬ DỤNG CHO KẾT CẤU CÔNG TRÌNH Ở VIỆT NAM Chuyên ngành: Kỹ thuật Vật liệu Mã số: 9520309 LUẬN ÁN TIẾN SĨ Hà Nội – Năm 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI Phạm Sỹ Đồng NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TÔNG CỐT SỢI CHẤT LƯỢNG SIÊU CAO HÀM LƯỢNG TRO BAY LỚN SỬ DỤNG CHO KẾT CẤU CÔNG TRÌNH Ở VIỆT NAM Chuyên ngành: Kỹ thuật Vật liệu Mã số: 9520309 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. Lê Trung Thành Hà Nội – Năm 2022 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả được trình bày trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận án NCS.

Phạm Sỹ Đồng ii LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Văn Tuấn và PGS. Lê Trung Thành đã hết lòng giúp đỡ, trực tiếp hướng dẫn trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Tác giả xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Xây dựng Hà Nội, Khoa Vật liệu xây dựng, Khoa Xây dựng dân dụng và công nghiệp, Khoa đào tạo Sau Đại học, Bộ môn Vật liệu xây dựng, Bộ môn Công Nghệ vật liệu xây dựng, Bộ môn Sức bền vật liệu, Bộ môn Hóa, Phòng thí nghiệm và nghiên cứu VLXD (LAS XD 115), Phòng thí nghiệm và kiểm định công trình (LAS XD 125), đã tạo điều kiện và giúp đỡ trong thời gian qua. Tác giả xin trân trọng cảm ơn sự góp ý quý báu và giúp đỡ của GS.

Trần Minh Tú, TS. Nguyễn Công Thắng, TS. Cù Việt Hưng, PGS. Bùi Hùng Cường- Trường Đại học Xây dựng Hà Nội, GS.

Yang Keun Hyeok- Trường Đại học Kyonggi, Hàn Quốc. Tác giả xin trân trọng cảm ơn Phòng thí nghiệm thuộc Dự án SATREPS, Viện Khoa học công nghệ xây dựng, Viện Vật liệu xây dựng, Phòng Vật liệu - Viện Hàn Lâm Khoa học Việt Nam đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong quá trình tiến hành nghiên cứu thực nghiệm của luận án. Xin chân thành cảm ơn toàn thể bạn bè, đồng nghiệp đã tạo điều kiện tôi hoàn thành luận án này. Đặc biệt tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình tôi đã luôn sát cánh, động viên, khích lệ, giúp đỡ tôi trong thời gian qua.

Tác giả luận án NCS. Phạm Sỹ Đồng iii MỤC LỤC MỤC LỤC .iii MỞ ĐẦU. Lý do lựa chọn đề tài. Mục đích nội dung nghiên cứu.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. Cơ sở khoa học. Phương pháp nghiên cứu. Ý nghĩa khoa học của luận án.

Những đóng góp mới của luận án. 5 CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG CỐT SỢI CHẤT LƯỢNG SIÊU CAO SỬ DỤNG TRO BAY HÀM LƯỢNG LỚN .1 KHÁI NIỆM CHUNG .2 VẬT LIỆU CHẾ TẠO VÀ CẤP PHỐI ĐIỂN HÌNH .3 Phụ gia khoáng .4 Phụ gia siêu dẻo.5 Cốt sợi thép .6 Cấp phối điển hình .3 NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG BÊ TÔNG UHPC TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM .1 Nghiên cứu và ứng dụng bê tông UHPC trên thế giới .2 Nghiên cứu và ứng dụng bê tông UHPC ở Việt Nam .4 TÍNH CHẤT CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG UHPC .2 Tính chất cơ học .5 NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TÔNG UHPC SỬ DỤNG TRO BAY HÀM LƯỢNG LỚN .1 Phát triển bền vững bê tông.2 Tiềm năng sử dụng tro bay hàm lượng lớn chế tạo bê tông UHPC .6 ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN. 33 CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ KHOA HỌC CHẾ TẠO BÊ TÔNG CỐT SỢI CHẤT LƯỢNG SIÊU CAO HÀM LƯỢNG TRO BAY LỚN .1 NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG BÊ TÔNG HVFA UHPC .1 Giảm kích thước lớn nhất của cốt liệu .2 Tối ưu thành phần hạt.3 Tăng độ đặc chắc bằng việc sử dụng hạt siêu mịn .4 Cải thiện vi cấu trúc bằng biện pháp dưỡng hộ nhiệt ẩm .5 Nâng cao độ bền dẻo dai cho bê tông.6 Cơ sở khoa học sử dụng HVFA trong bê tông .2 NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH DỰ BÁO CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG HVFA UHPC THEO THỜI GIAN .3 NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA CẤU KIỆN DẦM BÊ TÔNG HVFA UHPC .1 Một số lý thuyết tính toán dầm bê tông UHPC .2 Thiết lập công thức lý thuyết tính để tính toán tải trọng phá hoại dầm bê tông HVFA UHPC .3 Sử dụng phần mềm phân tích phần tử hữu hạn ABAQUS mô phỏng theo thí nghiệm thực để tính toán tải trọng phá hoại dầm bê tông HVFA UHPC. 51 CHƯƠNG 3 : VẬT LIỆU SỬ DỤNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.1 VẬT LIỆU SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU .3 Phụ gia khoáng .4 Phụ gia siêu dẻo.5 Cốt sợi thép .2 CÁC PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU .1 Các phương pháp nghiên cứu tiêu chuẩn .2 Các phương pháp nghiên cứu phi tiêu chuẩn .3 NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ CẤP PHỐI BÊ TÔNG HVFA UHPC .1 Phương pháp thiết kế tối ưu thành phần hạt bê tông HVFA UHPC .2 Phương pháp thiết kế thành phần bê tông HVFA UHPC.3 Tính toán thành phần bê tông HVFA UHPC .4 Quy trình trộn và bão dưỡng HVFA UHPC.5 Cấp phối bê tông HVFA UHPC.

71 CHƯƠNG 4 : NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA BÊ TÔNG CỐT SỢI CHẤT LƯỢNG SIÊU CAO SỬ DỤNG HÀM LƯỢNG TRO BAY LỚN .1 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PGK SF VÀ FA ĐẾN HÀM LƯỢNG Ca(OH)2 TRONG ĐÁ CKD CỦA BÊ TÔNG UHPC .1 Ảnh hưởng của SF đến hàm lượng Ca(OH)2 trong đá CKD .2 Ảnh hưởng của FA đến hàm lượng Ca(OH)2 trong đá CKD .3 Ảnh hưởng của hỗn hợp SF và FA đến hàm lượng Ca(OH)2 trong đá CKD .2 NGHIÊN CỨU CÁC TÍNH CHẤT CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG HVFA UHPC .1 Tính công tác của hỗn hợp bê tông UHPC.2 Ảnh hưởng của hàm lượng SF đến cường độ nén của bê tông UHPC .3 Ảnh hưởng của hàm lượng FA đến cường độ nén của bê tông UHPC .4 Ảnh hưởng của sự kết hợp giữa SF và FA đến cường độ nén của bê tông UHPC .5 Ảnh hưởng của thời gian bảo dưỡng nhiệt từ 1 đến 7 ngày đến cường độ nén 28 ngày .6 Ảnh hưởng của kích thước mẫu đến cường độ nén của bê tông HVFA UHPC.7 Mô đun đàn hồi của bê tông HVFA UHPC .8 Cường độ ép chẻ của bê tông HVFA UHPC.9 Cường độ kéo khi uốn của bê tông HVFA UHPC .3 NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN MÔ HÌNH DỰ BÁO CƯỜNG ĐỘ NÉN CỦA BÊ TÔNG HVFA UHPC THEO THỜI GIAN .1 Giới thiệu chung .2 Mô hình dự báo cường độ nén bê tông theo fib 2010 .3 Phương trình thực nghiệm để phát triển cường độ nén .4 Hiệu chuẩn các mô hình được đề xuất .5 Phát thải CO2 của bê tông HVFA UHPC. 111 CHƯƠNG 5 : NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ UỐN CỦA DẦM BÊ TÔNG HVFA UHPC .1 GIỚI THIỆU CHUNG.2 NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÔ HÌNH CẤU KIỆN DẦM BÊ TÔNG HVFA UHPC CỐT THÉP .3 THÍ NGHIỆM UỐN 4 ĐIỂM DẦM BÊ TÔNG UHPC ĐỂ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU LỰC, BIẾN DẠNG .4 CÔNG TÁC GIA TẢI THÍ NGHIỆM UỐN CÁC DẦM BÊ TÔNG UHPC CỐT THÉP .5 DỰ ĐOÁN TẢI TRỌNG THÍ NGHIỆM DẦM BÊ TÔNG UHPC CỐT THÉP THEO MÔ HÌNH LÝ THUYẾT ĐỀ XUẤT .6 DỰ ĐOÁN TẢI TRỌNG PHÁ HOẠI CỦA DẦM BÊ TÔNG HVFA UHPC BẰNG ABAQUS .1 Phương pháp phần tử hữu hạn FEM .2 Mô hình vật liệu .3 Loại phần tử, chia lưới mô hình, liên kết giữa bê tông và cốt thép .4 Kết quả mô phỏng số. 131 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ .