Nghiên cứu xây dựng mô hình tính toán gia cường kết cấu mặt đường bê tông xi măng xuất hiện vết nứt trong quá trình khai thác bằng vật liệu bê tông cốt sợi dệt.

Abstract

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN THẠC SĨ Tên đề tài : Nghiên cứu xây dựng mô hình tính toán gia cường kết cấu mặt đường bê tông xi măng xuất hiện vết nứt trong quá trình khai thác bằng vật liệu bê tông cốt sợi dệt. Chuyên ngành : Công nghệ kỹ thuật xây dựng đường ô tô 1. Tính cấp thiết của đề tài Trên thế giới việc áp dụng tấm mặt đường bê tông xi măng (BTXM) cho đường ô tô và sân bay là rất phổ biến. Với chất lượng bê tông cao, tấm BTXM có thể vừa đảm bảo được độ bền của mặt đường, vừa đảm bảo độ êm thuận cho khai thác sử dụng. Các hiệp hội cầu đường ở các nước trên thế giới đã đưa ra nhiều phương pháp tính toán thiết kế để lựa chọn được một kết cấu áo đường với kích thước phù hợp. Có thể chia các phương pháp thiết kế thành hai nhóm cơ bản: phương pháp thực nghiệm và phương pháp cơ học lý thuyết. Trong các nhóm phương pháp thực nghiệm nổi bật là phương pháp của AASHTO (Hiệp hội cầu đường Mỹ); FAA (Mỹ) [9], DCED... Theo các phương pháp này, người ta đặc trưng cho nền đất và mặt đường bởi hệ số nền (k) hoặc mô đun phản ứng nền hữu hiệu (Mr). Phương pháp tính toán dựa trên các dạng toán đồ được xây dựng dựa vào việc giải các phương trình thực nghiệm từ kết quả của các đợt thí nghiệm [10] [11]. Nhóm phương pháp nghiên cứu này mang tính địa phương nên việc áp dụng vào Việt Nam còn hạn chế. Tuy nhiên, có thể áp dụng các quy trình tính toán này bằng việc sử dụng các hệ số chuyển đổi phụ thuộc vào vật liệu, môi trường, sơ đồ tính, .... Các nhóm phương pháp lý thuyết thực nghiệm nổi bật là quy trình tính toán CH 85 của Liên xô trước đây và Quy trình CH 97 của CHLB Nga. Phương pháp này sử dụng Mô đun đàn hồi để đặc trưng cho cường độ nền và đưa ra 3 tiêu chuẩn để tính toán thiết kế kết cấu áo đường BTXM. Phương pháp tính dựa trên giả thuyết tấm trên nền bán không gian vô hạn đàn hồi, đồng nhất và đẳng hướng. Quy trình thiết kế JTG-D40-2011 của Trung Quốc cũng sử dụng Mô đun đàn hồi để đặc trưng cho cường độ của nền đường và sử dụng mô hình tấm trên nền đàn hồi nhiều lớp để tính toán thiết kế kết cấu mặt đường [13]. Đây là một trong những phương pháp mà nước ta đang nghiên cứu áp dụng.10 Phương pháp tính của Hiệp hội cầu đường Pháp được xây dựng dựa trên kết quả của bài Burmister, phương pháp nửa thực nghiệm của Anh quốc sử dụng chỉ tiêu CBR, phương pháp của Yang H. Huang đưa ra [12],... Các phương pháp này có những điểm mới mẻ và có phần phù hợp với điều kiện ở VN, tuy nhiên để có thể áp dụng được cần phải điều chỉnh các hệ số để phù hợp. Ở nước ta hiện nay, việc tính toán thiết kế tấm BTXM làm mặt đường ô tô và sân bay được thực hiện chủ yếu theo tiêu chuẩn 22TCN 233-95. Năm 2012, Bộ GTVT đã ban hành quy định tạm thời về thiết kế mặt đường BTXM thông thường có khe nối trong xây dựng công trình giao thông (quyết định số 3230/QĐ-BGTVT ngày 4/12/2012). Năm 2022, Tổng cục đường bộ Việt Nam đã ban hành quyết định tạm thời về việc thiết kế mặt đường BTXM (TCCS 39-2022/TCĐBVN). Tuy nhiên đến nay vẫn chưa có quy trình hoàn thiện để thay thế. Thực tế qua khảo sát đã chỉ ra rằng, cho dù có sử dụng quy trình tính toán nào thì cũng không thể xem xét hết ảnh hưởng của các yếu tố khách quan đến độ bền của tấm mặt đường BTXM. Do đó, trong quá trình khai thác, sẽ xuất hiện những vết nứt trên bề mặt và phát triển dần theo thời gian, làm giảm chất lượng phục vụ trong quá trình khai thác. Việc sử dụng các vật liệu Composite có cường độ cao để gia cường tấm mặt đường BTXM là một ý tưởng có thể giải quyết được bài toán suy giảm độ bền của tấm theo thời gian hoặc xuất hiện vết nứt trong quá trình khai thác sử dụng. Phương pháp tính toán gia cường tấm BTXM là một bài toán tấm nhiều lớp làm việc trên nền đàn hồi, tương đối phức tạp và còn chưa được nghiên cứu nhiều ở Việt Nam. Vật liệu bê tông cốt sợi dệt cũng là một loại vật liệu mới, còn được áp dụng rất hạn chế trong ngành xây dựng giao thông vận tải. Xuất phát từ những phân tích trên, việc đề xuất đề tài “Nghiên cứu xây dựng mô hình tính toán gia cường kết cấu mặt đường bê tông xi măng xuất hiện vết nứt trong quá trình khai thác bằng vật liệu bê tông cốt sợi dệt.” có ý nghĩa khoa học và thực tiễn. 2. Mục đích nghiên cứu của đề tài - Xây dựng được mô hình tính toán gia cường tấm BTXM có xuất hiện vết nứt bằng vật liệu bê tông cốt sợi dệt. - Xác định được khả năng kháng uốn mới của tấm BTXM có xuất hiện vết nứt gia cường bằng bê tông cốt sợi dệt . - Xác định được hiệu quả gia cường. So sánh và đánh giá hiệu quả gia cường đối với các loại bê tông cốt sợi dệt khác nhau.11 3. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu sử dụng là nghiên cứu lý thuyết, phân tích, đánh giá và tổng hợp các tài liệu chuyên môn trong và ngoài nước thuộc phạm vi nghiên cứu của đề tài, sau đó tổng hợp để có kết luận cho mục tiêu nghiên cứu. Phương pháp số: Xây dựng mô hình tính toán, phân tích kết quả, đưa ra những nhận xét đánh giá. 4. Đối tượng và phạm vi ng