Đang tải... (xem toàn văn)
Vật liệu bê tông vốn có một độ thấm nhất định khi ở trạng thái nguyên vẹn, gọi là độ thấm ban đầu. Tuy nhiên, sự thấm nƣớc hay không khí qua bê tông thực sự thay đổi đáng kể từ khi vật liệu này chịu tải trọng và bắt đầu xuất hiện các vùng phá hủy, các vết nứt nhỏ cho đến khi xuất hiện đƣờng nứt lớn.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI VŨ ĐỨC MINH NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHÔNG THẤM CỦA BẢN BÊ TÔNG CỐT THÉP Ở TRẠNG THÁI CHỊU TẢI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU HẦM MÃ SỐ: 60.58.02.05 NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS TRẦN THẾ TRUYỀN HÀ NỘI, 2017 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, tơi nhận đƣợc nhiều giúp đỡ đóng góp ý kiến thầy, Khoa Cơng trình Trƣờng Đại học Giao thông Vận tải, bạn đồng nghiệp giúp đỡ, tạo điều kiện trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Đặc biệt tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hƣớng dẫn PGS.TS Trần Thế Truyền – Bộ môn Cầu hầm, Trƣờng Đại học Giao thông Vận tải, ngƣời thầy tận tình giúp đỡ tơi q trình học tập nghiên cứu hồn thiện luận văn Tôi muốn gửi lời cảm ơn đến gia đình ngƣời thân tơi, ngƣời bên cạnh an ủi nguồn động viên to lớn cho tơi vƣợt qua khó khăn để hồn thành khóa học Trong khn khổ luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật, chắn chƣa đáp ứng đƣợc cách đầy đủ vấn đề nêu Tôi xin chân thành cảm ơn tiếp thu nghiêm túc ý kiến đóng góp nhà khoa học bạn đồng nghiệp Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Tác giả VŨ ĐỨC MINH MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH vi MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu phạm vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ THẤM VÀ CHỐNG THẤM CỦA BÊ TÔNG 1.1 Khái niệm tính thấm bê tơng 1.1.1 Cấu trúc rỗng bê tông 1.1.2 Các định nghĩa 1.1.2.1 Độ rỗng bê tông 1.1.2.2 Tính thấm bê tơng 1.1.2.3 Sự khuếch tán 1.1.2.4 Sự hút bám 1.1.2.5 Sự hấp thụ 1.1.2.6 Độ ngoằn ngoèo lỗ rỗng 1.1.2.7 Tính liên thơng lỗ rỗng 1.1.3 Ảnh hƣởng tải trọng đến cấu trúc vi mô bê tông 1.1.4 Thấm chất lƣu qua bê tông 1.1.4.1 Khái niệm 1.1.4.2 Cơ chế thấm chất lƣu qua môi trƣờng rỗng 1.2 Ảnh hƣởng thấm bê tơng đến tốc độ ăn mịn khả chịu lực kết cấu bê tông cốt thép 11 1.2.1 Hiện tƣợng cơng trình bê tơng cốt thép bị ăn mịn 11 1.2.2 Đặc điểm chế ăn mòn bê tông 14 1.2.3 Đặc điểm chế ăn mòn cốt thép 16 1.2.4 Ảnh hƣởng thấm bê tông đến tốc độ ăn mòn khả chịu lực kết cấu bê tông cốt thép 20 1.3 Các yếu tố ảnh hƣởng đến khả chống thấm bê tông 25 1.3.1 Ảnh hƣởng tải trọng đến độ thấm bê tông 25 1.3.2 Ảnh hƣởng nhiệt độ đến độ thấm bê tông 25 1.3.3 Ảnh hƣởng – nhiệt đồng thời đến độ thấm bê tông 25 1.4 Các phƣơng pháp đo thấm bê tông cốt thép 25 1.4.1 Phƣơng pháo đo thấm nƣớc bê tông 25 1.4.1.1 Xác định mác chống thấm hay độ chống thấm (Water Permeability Grade) 26 1.4.1.2 Xác định hệ số thấm theo phƣơng pháp trì dịng thấm ổn định (Constant Flow Method) 27 1.4.1.3 Xác định hệ số thấm theo phƣơng pháp đo độ thấm xuyên sâu (Penetration Method) 28 1.4.2 Phƣơng pháo đo thấm khí bê tơng 29 1.4.2.1 Thí nghiệm đo độ thấm khí với cột áp khơng đổi 29 1.4.2.2 Thí nghiệm đo độ thấm khí với cột giảm áp 30 1.5 Kết luận chƣơng 30 CHƢƠNG 31 ẢNH HƢỞNG CỦA TẢI TRỌNG ĐẾN KHẢ NĂNG CHỐNG THẤM 31 CỦA BÊ TÔNG 31 2.1 Ảnh hƣởng tải trọng đến độ thấm khí thấm nƣớc bê tông 31 2.1.1 Ảnh hƣởng tải trọng đến độ thấm khí bê tơng 31 2.1.2 Ảnh hƣởng tải trọng đến độ thấm nƣớc bê tông 32 2.1.3 Mơ hình hóa q trình gia tăng độ thấm bê tông theo trạng thái phá hủy 33 2.1.3.1 Mơ hình khơng liên tục 33 2.1.3.2 Các mơ hình liên tục 33 2.1.3.3 Mơ hình liên tục áp dụng cho tồn q trình phá hủy bê tơng (D = 0÷1) 36 2.2 Các thí nghiệm đo đạc độ thấm khí thấm nƣớc bê tông 39 2.2.1 Đo độ thấm khí qua bê tơng 40 2.2.1.1 Thiết bị thí nghiệm 40 2.2.1.2 Mẫu thí nghiệm 42 2.2.1.3 Thí nghiệm đo độ thấm khí với cột áp không đổi 42 2.2.1.4 Thí nghiệm đo độ thấm khí với cột giảm áp 43 2.2.2 Đo độ thấm nƣớc qua bê tông 48 2.2.2.1 Thí nghiệm dịng nƣớc ổn định 48 2.2.2.2 Thí nghiệm dịng nƣớc khơng ổn định 51 2.2.2.3 Các thí nghiệm đo mức độ ngấm nƣớc 55 2.2.2.3.1 Chiều sâu nƣớc thấm nhập số 55 2.2.2.3.2 Xác định hệ số độ thấm từ chiều sâu ngấm nƣớc 56 2.3 Kết luận chƣơng 57 CHƢƠNG 58 TÍNH TỐN ĐỘ THẤM NƢỚC CỦA BÊ TÔNG 58 Ở TRẠNG THÁI CHỊU TẢI 58 3.1 Giới thiệu chung 58 3.2 Mơ hình kết cấu 58 3.2.1 Mẫu thử 58 3.2.2 Mơ hình tính tốn 59 3.3 Kết mơ hình 61 3.4 Kết luận chƣơng 69 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70 Kết luận 70 Kiến nghị 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Các chi tiết thí nghiệm độ thấm khí với cột giảm áp 44 Bảng 2.2 Mối quan hệ chất lƣợng bảo vệ bê tơng số độ thấm khí Figg 45 Bảng 2.3 Chất lƣợng bảo vệ dựa theo số độ thấm khí Autoclam 48 Bảng 2.4 Chất lƣợng bảo vệ dựa vào số độ thấm nƣớc Autoclam 54 Bảng 3.1 Các cấp tải trọng tác dụng vào đĩa bê tông 59 Bảng 3.2 Tổng hợp kết từ mơ hình tính tốn 64 Bảng 3.3 Kết tính Ki cấp tải trọng q=0.2qmax 65 Bảng 3.4 Kết tính Ki cấp tải trọng q=0.4qmax 66 Bảng 3.5 Kết tính Ki cấp tải trọng q=0.6qmax 66 Bảng 3.6 Kết tính Ki cấp tải trọng q=0.8qmax 66 Bảng 3.7 Kết tính Ki cấp tải trọng q=qmax 67 Bảng 3.8 Kết tính KT cấp tải trọng q=0.2qmax 67 Bảng 3.9 Kết tính KT cấp tải trọng q=0.4qmax 68 Bảng 3.10 Kết tính KT cấp tải trọng q=0.6qmax 68 Bảng 3.11 Kết tính KT cấp tải trọng q=0.8qmax 68 Bảng 3.12 Kết tính KT cấp tải trọng q=qmax 69 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Cấu trúc bê tơng Error! Bookmark not defined Hình 1.2 Các giai đoạn ứng xử bê tông dƣới tác động tải trọng Error! Bookmark not defined Hình 1.3.Các giai đoạn chuyển dịch chất lỏng qua môi trƣờng chất rỗng Error! Bookmark not defined Hình 1.4 Lan can cầu bị ăn mịn (nguồn internet) Error! Bookmark not defined Hình 1.5: Ăn mịn bê tông cốt thép xà mũ trụ Error! Bookmark not defined Hình 1.6: Bê tơng bị nứt,bong tróc cốt thép bị ăn mịn Error! Bookmark not defined Hình 1.7: Ăn mịn bê tơng cốt thép môi trƣờng nƣớc biển Error! Bookmark not defined Hình 1.8: Ăn mịn bê tơng cốt thép lan can cầu Error! Bookmark not defined Hình 1.9: Cốt thép bị ăn mòn kết cấu bê tông cốt thép (nguồn internet) Error! Bookmark not defined Hình 1.10: Q trình ăn mịn cốt thép Error! Bookmark not defined Hình 1.11: Quá trình thâm nhập ion clorua Error! Bookmark not defined Hình 1.12: Ảnh hƣởng độ thấm đến chiều sâu cacbonat hóa bê tơng (Dhir cộng 1989) Error! Bookmark not defined Hình 1.13: Quan hệ số thấm khí Autoclam chiều sâu cacbonat hóa (Basheer 1991) Error! Bookmark not defined Hình 1.14: Quan hệ số độ thấm nƣớc Autoclam chiều sâu cacbonat hóa (Long, Basheer Montgomery 1997) Error! Bookmark not defined Hình 1.15: Mối quan hệ số độ hấp thụ Autoclam lƣợng clo vào (Basheer 1994) Error! Bookmark not defined Hình 1.16: Sự phụ thuộc cacbonat hóa vào độ thấm khí cầu bê tông (Long, Basheer Montgomery 1997) Error! Bookmark not defined Hình 1.17: Sự phụ thuộc thấm nhập clorua vào độ thấm khí cầu bê tông (Long, Basheer Montgomery 1997) Error! Bookmark not defined Hình 1.18: Máy thí nghiệm xác định mác chống thấm với khoang chứa mẫu Error! Bookmark not defined Hình 1.19: Máy thí nghiệm xác định hệ số thấm với khoang chứa mẫu Matest Error! Bookmark not defined Hình 2.1 Gia tăng độ thấm khí bê tơng theo ứng suất tác dụng Error! Bookmark not defined Hình 2.2 Gia tăng độ thấm khí bê tơng chất tải dỡ tải (Choinska 2006) Error! Bookmark not defined Hình 2.3 Gia tăng độ thấm khí bê tông chất tải dỡ tải (Chatzigeorgiou 2005) Error! Bookmark not defined Hình 2.4 Gia tăng độ thấm bê tông theo độ phá hủy bê tơng Error! Bookmark not defined Hình 2.5 Gia tăng độ thấm bê tơng theo q trình phá hủy bê tông Error! Bookmark not defined Hình 2.6 Một máy đo thấm khí điển hình Error! Bookmark not defined Hình 2.7 Thiết bị đo thấm Cembureau mẫu thí nghiệm dạng đĩa Error! Bookmark not defined Hình 2.8 Hai dạng mẫu bê tơng đƣợc sử dụng thí nghiệm đo đạc độ thấm khí Error! Bookmark not defined Hình 2.9 Thiết bị đo thấm nƣớc điển hình Error! Bookmark not defined Hình 2.10 Bố trí thí nghiệm ISO/DIS 7032 Error! Bookmark not defined Hình 3.1 Mẫu thử Error! Bookmark not defined Hình 3.2 Đĩa bê tơng dƣới tác dụng tải trọng q=0.2qmax Error! Bookmark not defined Hình 3.3 Đĩa bê tơng dƣới tác dụng tải trọng q=0.4qmax Error! Bookmark not defined Hình 3.4 Đĩa bê tông dƣới tác dụng tải trọng q=0.6qmax Error! Bookmark not defined Hình 3.5 Đĩa bê tông dƣới tác dụng tải trọng q=0.8qmax Error! Bookmark not defined Hình 3.6 Đĩa bê tơng dƣới tác dụng tải trọng q=qmax Error! Bookmark not defined Hình 3.7 Biểu đồ phần bố ứng suất đĩa bê tông dƣới tác dụng tải trọng q=0.2qmax Error! Bookmark not defined Hình 3.8 Biểu đồ phần bố ứng suất đĩa bê tông dƣới tác dụng tải trọng q=0.4qmax Error! Bookmark not defined Hình 3.9 Biểu đồ phần bố ứng suất đĩa bê tông dƣới tác dụng tải trọng q=0.6qmax Error! Bookmark not defined Hình 3.10 Biểu đồ phần bố ứng suất đĩa bê tông dƣới tác dụng tải trọng q=0.8qmax Error! Bookmark not defined Hình 3.11 Biểu đồ phần bố ứng suất đĩa bê tông dƣới tác dụng tải trọng q=qmax Error! Bookmark not defined Hình 3.12 Quan hệ độ thấm K hệ số σ/σmax Error! Bookmark not defined Hình 3.13 Gia tăng độ thấm K theo cấp tải trọng q/qmax Error! Bookmark not defined Trƣờng Đại học giao thông vận tải -1- Luận văn thạc sĩ kỹ thuật MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Thấm nƣớc khơng khí qua bê tông vấn đề đƣợc nghiên cứu nhiều giới với mục đích khác bao gồm ngăn cản rị rỉ khí độc lị phản ứng hạt nhân, hầm chứa chất thải hạt nhân, hay tìm biện pháp chống thẩm thấu nƣớc qua bề mặt cơng trình thủy lợi Thấm khí nƣớc qua bê tơng đƣợc nghiên cứu với mục đích quan trọng khống chế sớm q trình ăn mịn kết cấu cơng trình xây dựng Vật liệu bê tơng vốn có độ thấm định trạng thái nguyên vẹn, gọi độ thấm ban đầu Tuy nhiên, thấm nƣớc hay khơng khí qua bê tơng thực thay đổi đáng kể từ vật liệu chịu tải trọng bắt đầu xuất vùng phá hủy, vết nứt nhỏ xuất đƣờng nứt lớn Các nghiên cứu cho thấy độ thấm bê tông tăng nhanh theo quy luật hàm mũ bê tông bị nứt so với độ thấm ban đầu Việt Nam nƣớc nhiệt đới, lƣợng mƣa lớn, khí hậu thay đổi thất thƣờng, địa hình tiếp giáp với bờ biển dài Tuổi thọ cơng trình xây dựng, giao thơng thủy lợi bị giảm đáng kể khả chống thấm trình khai thác cơng trình bị ảnh hƣởng tác động tải trọng gây phá hủy, nứt vỡ bê tông Các vết nứt không mong muốn xuất hầu hết cơng trình xây dựng, giao thông hay thủy lợi Việt Nam tạo điều kiện cho nƣớc khơng khí (hay gọi tắt chất lƣu) có hại thấm nhập vào bên kết cấu Và chắn với lý độ bền cơng trình bị ảnh hƣởng nhiều trình khai thác Việc dự báo ảnh hƣởng tác động bên ngồi vào cơng trình sở quan trọng để trì thiết kế tối ƣu cơng trình xây dựng nhằm kéo dài tuổi thọ giảm chi phí bảo trì tu sửa chữa trọn đời cho cơng trình Một số nguyên nhân dẫn đến hƣ hỏng cho kết cấu cơng trình bê tơng cốt thép thâm nhập chất lƣu từ nƣớc biển, nƣớc ngầm, nƣớc mƣa, nƣớc v.v Ăn mịn cốt thép kết cấu bê tơng cốt thép đƣợc xác định Học viên: Vũ Đức Minh - MHV: 4141135 - Lớp Cao học xây dựng Cầu hầm – K22.1 Trƣờng Đại học giao thông vận tải -57- Luận văn thạc sĩ kỹ thuật √ Với thông số nhƣ định nghĩa trƣớc Phƣơng trình nói chung đƣợc biết đến dƣới tên phƣơng trình Valenta cải tiến Khối lƣợng tăng lên mẫu thí nghiệm đƣợc dùng để xác định thể tích lỗ rỗng đƣợc lấp đầy nƣớc suốt thí nghiệm thơng số quan sát đƣợc thực nghiệm thay vào cho hệ số thấm tính m/s Một yêu cầu thí nghiệm ngấm nƣớc phải đơn hƣớng Thực tế bê tông chặt chiều sâu thấm nhập nhỏ so với đƣờng kính diện tích thí nghiệm, giả sử thấm nhập đơn hƣớng Độ thấm đo đƣợc thí nghiệm thay đổi từ đến 3900.10-12 m/s so với loạt bê tơng thí nghiệm Browne Domone (1975) 2.3 Kết luận chƣơng Độ thấm nƣớc bê tông phụ thuộc đáng kể vào hiệu ứng dƣ tải trọng nén trƣớc Sự xuất phá hủy học tải trọng tác dụng có ảnh hƣởng đến gia tăng độ thấm nƣớc thấm khí bê tông Độ thấm nƣớc theo phƣơng nén mẫu đo đƣợc lớn đáng kể so với độ thấm theo phƣơng ngang Học viên: Vũ Đức Minh - MHV: 4141135 - Lớp Cao học xây dựng Cầu hầm – K22.1 Trƣờng Đại học giao thông vận tải -58- Luận văn thạc sĩ kỹ thuật CHƢƠNG TÍNH TỐN ĐỘ THẤM NƢỚC CỦA BÊ TƠNG Ở TRẠNG THÁI CHỊU TẢI 3.1 Giới thiệu chung Bê tơng đƣợc xem vật liệu đá nhân tạo có tính bền vững cao, khơng bị phân hủy hay cháy nổ Tuy nhiên, theo thời gian, bê tông bị hƣ hại tác động xâm thực mơi trƣờng.Tính thấm nƣớc bê tông tiêu quan trọng kết cấu bê tông cốt thép thƣờng xuyên tiếp xúc với môi trƣờng ẩm ƣớt, ngập nƣớc hay vùng thủy triều lên xuống Độ thấm nƣớc ảnh hƣởng đến độ bền kết cấu bê tông bê tông cốt thép Độ thấm bê tông đặc tính quan trọng bê tơng bên cạnh đặc trƣng học, đặc điểm cho phép đánh giá chất lƣợng bê tơng Phân tích độ thấm chất lƣu qua bê tơng góp phần kiểm sốt ổn định kết cấu cơng trình bê tơng bê tơng cốt thép mặt tuổi thọ nhƣ ảnh hƣởng đến tiện nghi sống ngƣời Đối với kết cấu cơng trình có u cầu chống thấm, thiết kế thành phẩm bê tông phải thử độ chống thấm nựớc phịng thí nghiệm để đảm bảo thành phần bê tông đạt yêu cầu độ lƣu động, cƣờng độ, mà đạt yêu cầu chống thấm Trong thực tế, độ thấm bê tông đƣợc đánh giá thơng qua việc đo đạc độ thấm khí thấm nƣớc với thí nghiệm phịng trƣờng Ở tác giả đề xuất phƣơng pháp tính độ thấm bê tơng việc mô đĩa bê tông chịu tải trọng xem xét gia tăng độ thấm nƣớc theo phƣơng vuông góc với trục đĩa 3.2 Mơ hình kết cấu 3.2.1 Mẫu thử Mẫu thử đĩa bê tơng hình trụ trịn Đƣờng kính mẫu D=1m, chiều dày h=0.175m Vật liệu sử dụng loại bê tông M30, f’c=30Mpa Học viên: Vũ Đức Minh - MHV: 4141135 - Lớp Cao học xây dựng Cầu hầm – K22.1 Trƣờng Đại học giao thông vận tải -59- Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Trọng lƣợng riêng γc=24kN/m3 Mô đun đàn hồi √ √ Hệ số poisson ν=0.2 Hình 3.1 Mẫu thử 3.2.2 Mơ hình tính tốn Đĩa bê tông đƣợc ngàm xung quanh chịu cấp tải trọng khác q=(0.2; 0.4; 0.6; 0.8; 1)qmax, với qmax tải trọng gây ứng suất kéo σ thớ dƣới đĩa bê tông (σ mô đun phá hoại bê tơng, cƣờng độ chịu kéo uốn), σ=0.63√ =3.451MPa=3451kN/m2 Dƣới tác dụng tải trọng qmax, thớ đĩa bê tông sinh ứng suất nén σmax=5457.66kN/m2 Bảng 3.1 Các cấp tải trọng tác dụng vào đĩa bê tông 0.2qmax (kN/m2) 0.4qmax (kN/m2) 0.6qmax (kN/m2) 0.8qmax (kN/m2) qmax (kN/m2) 195.57 391.14 586.71 782.28 977.85 Hình 3.2 Đĩa bê tơng tác dụng tải trọng q=0.2qmax Học viên: Vũ Đức Minh - MHV: 4141135 - Lớp Cao học xây dựng Cầu hầm – K22.1 Trƣờng Đại học giao thông vận tải -60- Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Hình 3.3 Đĩa bê tơng tác dụng tải trọng q=0.4qmax Hình 3.4 Đĩa bê tơng tác dụng tải trọng q=0.6qmax Hình 3.5 Đĩa bê tơng tác dụng tải trọng q=0.8qmax Học viên: Vũ Đức Minh - MHV: 4141135 - Lớp Cao học xây dựng Cầu hầm – K22.1 Trƣờng Đại học giao thông vận tải -61- Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Hình 3.6 Đĩa bê tơng tác dụng tải trọng q=qmax 3.3 Kết mơ hình Với mơ hình nhƣ có biểu đồ phần bố ứng suất đĩa bê tông dƣới tác dụng cấp tải trọng Hình 3.7 Biểu đồ phần bố ứng suất đĩa bê tông tác dụng tải trọng q=0.2qmax Học viên: Vũ Đức Minh - MHV: 4141135 - Lớp Cao học xây dựng Cầu hầm – K22.1 Trƣờng Đại học giao thông vận tải -62- Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Hình 3.8 Biểu đồ phần bố ứng suất đĩa bê tông tác dụng tải trọng q=0.4qmax Hình 3.9 Biểu đồ phần bố ứng suất đĩa bê tông tác dụng tải trọng q=0.6qmax Học viên: Vũ Đức Minh - MHV: 4141135 - Lớp Cao học xây dựng Cầu hầm – K22.1 Trƣờng Đại học giao thông vận tải -63- Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Hình 3.10 Biểu đồ phần bố ứng suất đĩa bê tông tác dụng tải trọng q=0.8qmax Hình 3.11 Biểu đồ phần bố ứng suất đĩa bê tông tác dụng tải trọng q=qmax Dựa vào biểu đồ phân bố ứng suất ta có đƣợc giá trị ứng suất σ vùng diện tích S tƣơng ứng Kết đƣợc thể bảng 3.2: Học viên: Vũ Đức Minh - MHV: 4141135 - Lớp Cao học xây dựng Cầu hầm – K22.1 Trƣờng Đại học giao thông vận tải -64- Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Bảng 3.2 Tổng hợp kết từ mơ hình tính tốn 0.2qmax q (kN/m2) Si (m2) σi (kN/m2) 195.57 0.126 0.157 0.159 0.344 1.32E+03 1.13E+03 9.49E+02 7.55E+02 0.4qmax 391.14 q (kN/m2) Si (m2) σi (kN/m ) 0.126 0.157 0.159 0.344 2.50E+03 2.24E+03 1.88E+03 1.51E+03 0.6qmax 586.71 q (kN/m2) Si (m2) σi (kN/m2) 0.126 0.157 0.159 0.344 3.89E+03 3.35E+03 2.81E+03 2.25E+03 0.8qmax 782.28 q (kN/m2) Si (m2) σi (kN/m2) 0.126 0.157 0.159 0.344 5.18E+03 4.46E+03 3.74E+03 3.01E+03 qmax q (kN/m2) Si (m2) σi (kN/m2) 977.85 0.126 0.157 0.159 0.344 5.46E+03 5.36E+03 4.55E+03 3.75E+03 Tạp chí KHGTVT, số 53, 2016, thực nghiệm xác định độ thấm nƣớc bê tộng chịu nén, tác giả Hồ Xuân Ba, Trần Thế Truyền, Phạm Duy Hữu [4] Các tác giả mối quan hệ độ thấm nƣớc K bê tông hệ số σ/σmax: Học viên: Vũ Đức Minh - MHV: 4141135 - Lớp Cao học xây dựng Cầu hầm – K22.1 -65- Water permeability (m/s) Trƣờng Đại học giao thông vận tải Luận văn thạc sĩ kỹ thuật y = 8E-10e1.2945x R² = 0.8768 Relative stress /max Hình 3.12 Quan hệ độ thấm K hệ số σ/σmax [4] Quan hệ đƣợc thiết lập: K = 8E-10.e1.2945 /max (3.1) Theo cơng thức (3.1) tính đƣợc hệ số thấm Ki tƣơng ứng với vùng có ứng suất σi: - Tải trọng q=0.2qmax: Bảng 3.3 Kết tính Ki cấp tải trọng q=0.2qmax 0.2qmax q (kN/m2) 195.57 Si (m2) 0.126 0.157 0.159 0.344 1.32E+03 1.13E+03 9.49E+02 7.55E+02 5.46E+03 5.46E+03 5.46E+03 5.46E+03 σi/σmax 0.241 0.207 0.174 0.138 Ki (m/s) 1.093E-09 1.046E-09 1.002E-09 9.570E-10 σi (kN/m2) σmax (kN/m ) Học viên: Vũ Đức Minh - MHV: 4141135 - Lớp Cao học xây dựng Cầu hầm – K22.1 Trƣờng Đại học giao thông vận tải -66- Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - Tải trọng q=0.4qmax: Bảng 3.4 Kết tính Ki cấp tải trọng q=0.4qmax 0.4qmax q (kN/m2) 391.14 0.126 0.157 0.159 0.344 2.50E+03 2.24E+03 1.88E+03 1.51E+03 5.46E+03 5.46E+03 5.46E+03 5.46E+03 σi/σmax 0.459 0.411 0.344 0.278 Ki (m/s) 1.449E-09 1.361E-09 1.249E-09 1.146E-09 Si (m ) σi (kN/m ) σmax (kN/m ) - Tải trọng q=0.6qmax: Bảng 3.5 Kết tính Ki cấp tải trọng q=0.6qmax 0.6qmax q (kN/m2) 586.71 Si (m ) σi (kN/m2) 0.126 3.89E+03 0.157 3.35E+03 0.159 2.81E+03 0.344 2.25E+03 σmax (kN/m2) 5.46E+03 5.46E+03 5.46E+03 5.46E+03 σi/σmax 0.713 0.614 0.514 0.413 Ki (m/s) 2.014E-09 1.770E-09 1.556E-09 1.365E-09 - Tải trọng q=0.8qmax: Bảng 3.6 Kết tính Ki cấp tải trọng q=0.8qmax 0.8qmax q (kN/m2) 782.28 Si (m2) σi (kN/m2) 0.126 5.18E+03 0.157 4.46E+03 0.159 3.74E+03 0.344 3.01E+03 σmax (kN/m2) 5.46E+03 5.46E+03 5.46E+03 5.46E+03 σi/σmax 0.949 0.817 0.684 0.552 Ki (m/s) 2.733E-09 2.303E-09 1.940E-09 1.635E-09 Học viên: Vũ Đức Minh - MHV: 4141135 - Lớp Cao học xây dựng Cầu hầm – K22.1 Trƣờng Đại học giao thông vận tải -67- Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - Tải trọng q=qmax: Bảng 3.7 Kết tính Ki cấp tải trọng q=qmax qmax 977.85 q (kN/m2) Si (m2) 0.126 0.157 0.159 0.344 5.46E+03 5.36E+03 4.55E+03 3.75E+03 5.46E+03 5.46E+03 5.46E+03 5.46E+03 σi/σmax 1.000 0.981 0.834 0.688 Ki (m/s) 2.919E-09 2.850E-09 2.356E-09 1.948E-09 σi (kN/m2) σmax (kN/m ) Độ thấm dọc trung bình Kmoy thấm qua đĩa bê tơng đƣợc tính theo cơng thức: ∑ (3.2) Trong đó: Kmoy: Độ thấm trung bình; Si: Vùng diện tích có ứng suất phân bố σi; Ki: Độ thấm vùng diện tích Si; ST: Diện tích mặt cắt ngang đĩa bê tơng, ∑ Thông lƣợng thấm nƣớc KT qua đĩa bê tông đƣợc tính theo cơng thức: (3.3) Theo cơng thức (3.3) tính đƣợc thơng lƣợng thấm nƣớc KT đĩa bê tông: - Tải trọng q=0.2qmax: Bảng 3.8 Kết tính KT cấp tải trọng q=0.2qmax 0.2qmax q (kN/m2) 195.57 σi/σmax 0.241 0.207 0.174 0.138 Si (m2) 0.126 0.157 0.159 0.344 Ki (m/s) 1.093E-09 1.046E-09 1.002E-09 9.570E-10 Kmoy (m/s) 1.01E-09 KT (m3/s) 7.90E-10 Học viên: Vũ Đức Minh - MHV: 4141135 - Lớp Cao học xây dựng Cầu hầm – K22.1 Trƣờng Đại học giao thông vận tải -68- Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - Tải trọng q=0.4qmax: Bảng 3.9 Kết tính KT cấp tải trọng q=0.4qmax 0.4qmax q (kN/m2) 391.14 0.459 0.411 0.344 0.278 Si (m ) 0.126 0.157 0.159 0.344 Ki (m/s) 1.449E-09 1.361E-09 1.249E-09 1.146E-09 σi/σmax 1.26E-09 Kmoy (m/s) 9.88E-10 KT (m /s) - Tải trọng q=0.6qmax: Bảng 3.10 Kết tính KT cấp tải trọng q=0.6qmax 0.6qmax q (kN/m2) 586.71 σi/σmax Si (m2) 0.713 0.126 0.614 0.157 0.514 0.159 0.413 0.344 Ki (m/s) 2.014E-09 1.770E-09 1.556E-09 1.365E-09 Kmoy (m/s) 1.59E-09 KT (m3/s) 1.25E-09 - Tải trọng q=0.8qmax: Bảng 3.11 Kết tính KT cấp tải trọng q=0.8qmax 0.8qmax q (kN/m2) σi/σmax Si (m2) Ki (m/s) 782.28 0.949 0.126 2.733E-09 0.817 0.157 2.303E-09 0.684 0.159 1.940E-09 Kmoy (m/s) 2.01E-09 KT (m3/s) 1.58E-09 Học viên: Vũ Đức Minh - MHV: 4141135 - 0.552 0.344 1.635E-09 Lớp Cao học xây dựng Cầu hầm – K22.1 Trƣờng Đại học giao thông vận tải -69- Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - Tải trọng q=qmax: Bảng 3.12 Kết tính KT cấp tải trọng q=qmax qmax 977.85 q (kN/m2) σi/σmax 1.000 0.981 0.834 0.688 Si (m2) 0.126 0.157 0.159 0.344 Ki (m/s) 2.919E-09 2.850E-09 2.356E-09 1.948E-09 Kmoy (m/s) 2.37E-09 KT (m3/s) 1.86E-09 Trên hình 3.13 thấy độ thấm K bê tông gia tăng theo cấp tải trọng Hình 3.13 Gia tăng độ thấm K theo cấp tải trọng q/qmax 3.4 Kết luận chƣơng Kết thí mơ hình cho thấy, độ thấm bê tơng phụ thuộc đáng kể vào hiệu ứng tải trọng tác dụng lên bê tông cốt thép Tải trọng tác dụng cao độ thấm nƣớc tăng cao Đây tiêu quan trọng để đánh giá độ bền nhƣ dự báo tuổi thọ kết cấu Học viên: Vũ Đức Minh - MHV: 4141135 - Lớp Cao học xây dựng Cầu hầm – K22.1 Trƣờng Đại học giao thông vận tải -70- Luận văn thạc sĩ kỹ thuật KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Trong luận văn, tác giả trình bày tổng quan tình hình nghiên cứu độ chống thấm nƣớc bê tông nƣớc nhƣ giới Tác giả tiến hành mơ hình để xác định độ chống thấm nƣớc đĩa bê tơng có cƣờng độ nén 30 Mpa Từ kết mơ hình nói trên, tác giả đến kết luận nhƣ sau: - Độ thấm nƣớc phụ phuộc lớn vào hiệu ứng dƣ tải trọng nén trƣớc, chịu tải trọng tăng dần độ thấm bê tông tăng theo Đây tiêu quan trọng đánh giá độ bền nhƣ dự báo tuổi thọ phận cơng trình mơi trƣờng xâm thực - Độ thấm nƣớc bê tông cao khả ăn mịn cốt thép kết cấu bê tơng cốt thép lớn, cơng trình nhanh chóng bị phá hoại Đối với cơng trình ven biển nhƣ móng mố trụ cầu, đê kè chắn sóng khơng nên dùng bê tơng có cƣờng độ thấp (≤ 30 Mpa) mà phải tăng cƣờng độ để giảm độ thấm nƣớc kết cấu Kiến nghị Do thời gian có hạn, khn khổ luận văn khơng thể sử dụng hết phƣơng pháp xác định độ thấm nƣớc Kết mơ hình cịn hạn chế số lƣợng phƣơng pháp mơ hình Do đề nghị cần tiếp tục nghiên cứu rộng với bê tông có cấp cƣờng độ khác ( từ 30 Mpa trở lên) để xây dựng mối quan hệ độ chống thấm nƣớc với cấp tải trọng tác dụng đƣợc chặt chẽ áp dụng xây dựng cơng trình thƣờng xun bị ngập nƣớc Cần có nghiên cứu cụ thể cơng trình cầu xây dựng đƣa vào sử dụng để có kết so sánh đánh giá cách xác mối quan hệ độ chống thấm nƣớc bê tơng nói chung bê tơng sử dụng xây dựng cầu nói riêng Học viên: Vũ Đức Minh - MHV: 4141135 - Lớp Cao học xây dựng Cầu hầm – K22.1 Trƣờng Đại học giao thông vận tải -71- Luận văn thạc sĩ kỹ thuật TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Viết Trung, Trần Thế Truyền, Hồ Xuân Tú (2014), Thấm ăn mịn kết cấu bê tơng cốt thép, NXB Xây dựng, Hà Nội Phạm Duy Hữu, Đào Văn Đông, Phạm Duy Anh (2012), Vật liệu xây dựng, NXB GTVT, Hà Nội Trần Thế Truyền, Bùi Quang Cƣờng Thực nghiệm xác định độ thấm nước bê tơng có xét đến hiệu ứng dư ứng suất nén trước Tạp chí KHGTVT, Số 29, 6/2010 Hồ Xuân Ba, Trần Thế Truyền, Phạm Duy Hữu Thực nghiệm xác định độ thấm nước bê tơng chịu nén Tạp chí KHGTVT, Số 53, 2016 Tiêu chuẩn Việt Nam 2682 : 2009, Xi măng Pooc Lăng – Yêu cầu kỹ thuật Tiêu chuẩn Việt Nam 7570 : 2006, Cốt liệu cho bê tông vữa – Yêu cầu kỹ thuật Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 302 : 2004, Nước trộn bê tông vữa – Yêu cầu kỹ thuật Tiêu chuẩn Việt Nam 3015 : 1993, Hỗn hợp bê tông nặng bê tông nặng – Lấy mẫu, chế tạo bảo dưỡng mẫu thử Tiêu chuẩn Việt Nam 3994 : 1885, Chống ăn mòn xây dựng – Phân loại môi trường xâm thực Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 327 : 2004, Kết cấu bê tông bê tông cốt thép – Yêu cầu bảo vệ chống ăn mịn mơi trường biển, Tiêu chuẩn thiết kế 10 Tiêu chuẩn Việt Nam 9337 : 2012, Bê tông nặng, xác định độ thấm ion clo phương pháp đo điện lượng 11 Tiêu chuẩn Việt Nam 3116 : 2007, Bê tông - Phương pháp xác định độ chống thấm nước Học viên: Vũ Đức Minh - MHV: 4141135 - Lớp Cao học xây dựng Cầu hầm – K22.1 ... đề tài? ?Nghiên cứu khả chống thấm bê tông cốt thép trạng thái chịu tải? ?? thực cần thiết Mục tiêu phạm vi nghiên cứu Xây dựng mối quan hệ tải trọng khả chống thấm bê tông cốt thép Trên sở tiêu chuẩn... đến đề tài, tính chất bê tông để nghiên cứu khả chống thấm bê tông cốt thép trạng thái chịu tải Phƣơng pháp nghiên cứu Trong phạm vi hạn hẹp thời gian nên đề tài nghiên cứu theo hƣớng thu thập... thông vận tải -31- Luận văn thạc sĩ kỹ thuật CHƢƠNG ẢNH HƢỞNG CỦA TẢI TRỌNG ĐẾN KHẢ NĂNG CHỐNG THẤM CỦA BÊ TÔNG 2.1 Ảnh hƣởng tải trọng đến độ thấm khí thấm nƣớc bê tông 2.1.1 Ảnh hưởng tải trọng