Nghiên cứu thực nghiệm và mô phỏng ứng xử cơ học của bê tông cốt sợi dệt thủy tinh

Bê tông cốt sợi dệt ngày càng được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật xây dựng hạ tầng cơ sở. Trong lĩnh vực gia cường kết cấu xuống cấp, bê tông cốt sợi dệt đảm bảo được nhiều tiêu chí về phát triển bền vững, thân thiện môi trường hơn so với vật liệu polymer cốt sợi (Composite FRP). Bài viết giới thiệu kết quả nghiên cứu thực nghiệm và mô phỏng số ứng xử kéo của bê tông cốt sợi thủy tinh.

Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu thực nghiệm và mô phỏng ứng xử cơ học của bê tông cốt sợi dệt thủy tinhTạp chí Khoa học công nghệ Giao thông vận tải Tập 11 - Số 4Nghiên cứu thực nghiệm và mô phỏng ứng xử cơ học củabê tông cốt sợi dệt thủy tinhExperimental and numerical investigation of tensilebehaviour of glass textile-reinforced concrete compositePhạm Đức Thọ1,*, Hoàng Đình Phúc1, Trần Mạnh Tiến1, Cao Minh Quyền21 Nhóm nghiên cứu mạnh Địa kỹ thuật, vật liệu và phát triển bền vững, Trường Đại học Mỏ – Địa chất2 Trường Đại học Công nghệ Giao thông vận tải* Email liên hệ: phamductho@humg.edu.vnTóm tắt:Bê tông cốt sợi dệt ngày càng được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật xây dựng hạ tầng cơ sở. Trong lĩnh vực giacường kết cấu xuống cấp, bê tông cốt sợi dệt đảm bảo được nhiều tiêu chí về phát triển bền vững, thân thiệnmôi trường hơn so với vật liệu polymer cốt sợi (Composite FRP). Bài báo giới thiệu kết quả nghiên cứu thựcnghiệm và mô phỏng số ứng xử kéo của bê tông cốt sợi thủy tinh. Cốt sợi dệt và bê tông hạt mịn được thínghiệm riêng để xác định các cường độ kéo hoặc nén và mô đun đàn hồi. Các đặc trưng cơ học cũng là thamsố đầu vào cho mô hình phần tử hữu hạn để dự báo ứng xử kéo của mẫu bê tông cốt lưới dệt. Mô hình dựa trênmô hình phá hủy vật liệu bởi nứt một chiều cho lớp bê tông hạt mịn và mô hình đàn hồi tuyến tính cho cốt lướidệt. Kết quả mô hình số được đối chứng với kết quả thực nghiệm thu được từ mẫu bê tông hạt mịn, hai kết quảnày được phân tích và thảo luận để thấy tính phù hợp của mô hình số.Từ khóa: Bê tông cốt sợi dệt; Lưới sợi thủy tinh; Độ bền kéo; Mô hình phần tử hữu hạn.Abstract:Textile-reinforced concrete (TRC) composite is increasingly used in infrastructure engineering. In the case ofreinforcing/strengthening degraded structures, this composite material ensures more sustainable andenvironmentally friendly development criteria than fibre-reinforced polymer (FRP) composite materials. Thispaper presents experimental and numerical results of the tensile behaviour of glass textile-reinforced concrete.Glass textile and fine-grained concrete were tested separately to identify the tensile or compressive strengthsand Young’s modulus. These mechanical characteristics were also used as the input parameters for the finiteelement model to predict the tensile behaviour of glass TRC samples. This model was based on the crackingfailure model for fine-grained concrete and the linear elastic model for the glass textile. The numerical modelresults were compared with the experiment obtained from the TRC samples. Experimental results and thenumerical model were analyzed and discussed to find the agreement of the numerical model.Keywords: Textile-reinforced concrete; Glass textile; Tensile strength; Numerical modeling.1. Giới thiệu triển bền vững, thân thiện môi trường hơn so với vật liệu polymer cốt sợi (Composite FRP – FiberỞ trên thế giới, bê tông cốt sợi dệt (Composite Reinforced Polymer). Bê tông cốt lưới sợi dệt làTRC – Textile Reinforced Concrete) ngày càng sự kết hợp giữa một lớp nền bằng bê tông hạt mịnđược sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật xây dựng hạ (Cementitious matrix) và được gia cường thêmtầng cơ sở. Đó là một bước chuyển mình mới đối bởi các lưới sợi dệt công nghiệp (Reinforcementvới kỹ thuật vật liệu, có tính đột phá và mang lại Textile) có nguồn gốc khác nhau như sợi các bon,nhiều hiệu quả kinh tế - kỹ thuật. Ngoài ra, vật thủy tinh, ba zan,... Lớp nền bê tông hạt mịnliệu này còn đảm bảo được nhiều tiêu chí về phát 18Phạm Đức Thọ, Hoàng Đình Phúc, Trần Mạnh Tiến, Cao Minh Quyền(BTHM) có vai trò vừa là lớp bảo vệ khỏi sự tác yêu cầu. Ngoài ra, bê tông cốt sợi là một giải phápđộng của môi trường, vừa là lớp đệm để chuyển bền vững để gia cường các loại kết cấu hạ tầng bịtiếp và phân bố nội lực trong lưới sợi dệt. Ngược suy giảm độ bền theo thời gian hoặc do ăn mòn,lại, độ bền cơ học cao của lưới sợi dệt đảm bảo hỏa hoạn, động đất, …về mặt cường độ cho bê tông cốt sợi dệt. Nó Hiện nay, một số nghiên cứu thực nghiệm ởmang đến nhiều lợi thế hơn so với bê tông cốt cấp độ vật liệu đã được thực hiện nhằm xác địnhthép (BTCT) thông thường về cường độ chịu kéo các đặc trưng cơ học của BTHM cốt lưới sợi dệtcao, ít bị ăn mòn, nhẹ, dễ thi công. Do đó, nó còn theo thí nghiệm kéo trực tiếp hoặc uốn tại bacó thể được ứng dụng để gia cường kết cấu xuống điểm [7]-[9]. Cao Minh Quyền [7] đã nghiên cứucấp cũng như làm kết cấu mới chịu lực trong công so sánh hai loại thành phần cấp phối BTHM vềtrình cầu, nhà cao tầng, vỏ hầm giao thông và cường độ cũng như tính dính bám với lưới cốt sợiđược coi là vật liệu của tương lai trong ngành xây thủy tinh. Kết quả cho thấy, thành phần cấp phốidựng hạ tầng cơ sở [1]. sử dụng cát và bột Quartz có bổ sung thêm thành Ở trên thế giới, nghiên cứu về vật liệu bê tông phần tro bay để thay thế chất kết dính bằng xicốt sợi dệt tương đối đầy đủ ở cả cấp độ vật liệu măng cho cường độ và mô đun đàn hồi cao hơnvà kết cấu [2], [3]. Vật liệu này đã thử nghiệm gia xấp xỉ 1,3 lần so với thành phần cấp phối sử dụngcường cho các loại kết cấu bê tông cốt thép và cát sông tự nhiên. L ...