Khuếch tán ion clorua trong kết cấu dầm bê cốt thép chịu uốn: thí nghiệm và mô phỏng số
Email:
phamductho@humg.edu.vn
Từ khóa:
Ion Clorua, Thí nghiệm uốn, Khuếch tán, Mô hình lưới.
Tóm tắt
Sự khuếch tán ion clorua là nguyên nhân chính dẫn đến ăn mòn cục bộ cốt thép trong bê tông. Nghiên cứu về ảnh hưởng của sự khuếch tán ion clorua đối với ứng xử ăn mòn của thép có tầm quan trọng đối với việc bảo vệ chống ăn mòn. Bài báo trình bày nghiên cứu thực nghiệm và mô phỏng số bằng mô hình lưới lattice để khảo sát ảnh hưởng của mức độ tải trọng đến sự khuếch tán của ion clorua trong thí nghiệm dầm chịu uốn bốn điểm. Ba mức loại thí nghiệm được thực hiện với các cấp tải trọng 0%, 40% và 60% để nghiên cứu ảnh hưởng của chúng đến nồng độ của ion clorua tại các vị trí khác nhau và hệ số khuếch tán của bê tông. Mô hình lưới lattice thủy- cơ được đề xuất để mô hình hóa sự xâm nhập của clorua trong bê tông dưới các mức tải trọng khác nhau. Hệ số khuếch tán clorua của bê tông bị ảnh hưởng bởi việc mở vết nứt và tồn tại các giới hạn trên và dưới. Các thí nghiệm cho thấy rằng sự phát triển của vết nứt đầu tiên trong bê tông dầm xảy ra ở tải trọng 4 kN và tải trọng giới hạn khi phá hủy là 12,5 kN. Những kết quả này cũng cho thấy rằng nồng độ ion clorua và độ khuếch tán ngày càng tăng trong quá trình thử nghiệm uốn. So sánh với kết quả thực nghiệm cho thấy mô hình đề xuất dự báo tốt nồng độ ion clorua tự do đối với bê tông còn nguyên vẹn và hư hại. Ngoài ra, mô hình đề xuất dự báo hệ số khuếch tán do mức tải trọng bị phá hủy lên tới 80%, hệ số khuếch tán tăng khoảng 10 lần mẫu không bị hư hại. Các kết quả nghiên cứu cho thấy mô hình lưới thủy-cơ được đề xuất là một công cụ hữu ích để dự đoán độ bền của kết cấu bê tông trong môi trường biển.Tài liệu tham khảo
[1]. C.-M. Aldea, S. P. Shah, A. Karr, Effect of Cracking on Water and Chloride Permeability of Concrete, Journal of Materials in Civil Engineering, 11 (1999) 181-187. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0899-1561(1999)11:3(181)
[2]. M. Ismail, A. Toumi, R. François, R. Gagné, Effect of crack opening on the local diffusion of chloride in cracked mortar samples, Cem. Concr. Res., 38 (2008) 1106–1111. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2008.03.009.
[3]. A. Djerbi, S. Bonnet, A. Khelidj, V. Baroghel-bouny, Influence of traversing crack on chloride diffusion into concrete, Cem. Concr. Res., 38 (2008) 877-883. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2007.10.007
[4]. J. Wang, P. A. M. Basheer, S. V. Nanukuttan, A. E. Long, Y. Bai, Influence of service loading and the resulting micro-cracks on chloride resistance of concrete, Constr. Build. Mater., 108 (2016) 56–66. https://doi.orgdoi: 10.1016/j.conbuildmat.2016.01.005
[5]. Chun-ping Gu, Guang Ye, Wei Sun, A review of the chloride transport properties of cracked concrete: experiments and simulations SpringerLink, Journal of Zhejiang University-SCIENCE A, 16 (2015) 81–92.
[6]. T. T. Tran, D.T Phạm, M.N Vu, V.Q Truong, X.B Ho, N.L Tran, T.Nguyen - Sy, Q.D To, Relation between water permeability and chloride diffusivity of concrete under compressive stress: Experimental investigation and mesoscale lattice modelling, Constr. Build. Mater., 267 (2021) 121164. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.121164
[7]. E. Kato, Y. Kato, T. Uomoto, Development of Simulation Model of Chloride Ion Transportation in Cracked Concrete, J. Adv. Concr. Technol., 3 (2005) 85-94.
[8]. C.-M. Aldea, S. P. Shah, A. Karr, Effect of Cracking on Water and Chloride Permeability of Concrete, J. Mater. Civ. Eng., 11 (1999) 181–187.
[9]. N. Gowripalan, V. Sirivivatnanon, C. C. Lim, Chloride diffusivity of concrete cracked in flexure, Cem. Concr. Res., 30 (2000) 725–730. https://doi.org/10.1016/S0008-8846(00)00216-7
[10]. E. Schlangen, J. G. M. van Mier, Simple lattice model for numerical simulation of fracture of concrete materials and structures, Mater. Struct., 25 (1992) 534–542.
[11]. R. Ince, A. Arslan, B. L. Karihaloo, Lattice modelling of size effect in concrete strength, Eng. Fract. Mech., 70 (2003) 2307–2320. https://doi.org/10.1016/S0013-7944(02)00219-9
[12]. H. Sadouki, J. G. M. van Mier, Meso-level analysis of moisture flow in cement composites using a lattice-type approach, Mater. Struct., 30 (1997) 579–587. https://doi.org10.1007/bf02486899
[13]. A. Okabe, B. Boots, K. Sugihara, Spatial Tessellations: Concepts and Applications of Voronoi Diagrams. New York, NY, USA: John Wiley & Sons, Inc., 1992.
[14]. G. Voronoi, Nouvelles applications des paramètres continus à la théorie des formes quadratiques. Deuxième mémoire. Recherches sur les parallélloèdres primitifs, J. Für Reine Angew. Math., 134 (1908) 198–287.
[15]. P. Grassl, A lattice approach to model flow in cracked concrete, Cem. Concr. Compos., 31 (2009) 454–460.
[16]. D. T. Pham, T. D. Nguyen, M. N. Vu, A. Chinkulkijniwat, Mesoscale approach to numerical modelling of thermo-mechanical behaviour of concrete at high temperature, Eur. J. Environ. Civ. Eng., 25 (2019) 1392-1348. https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/19648189.2019.1577762
[17]. D. T. Pham, L. Sorelli, M. Fafard, M.-N. Vu, Hydromechanical couplings of reinforced tensioned members of steel fiber reinforced concrete by dual lattice model, Int. J. Numer. Anal. Methods Geomech, 45 (2020) 191-207. https://doi.org/10.1002/nag.3148
[2]. M. Ismail, A. Toumi, R. François, R. Gagné, Effect of crack opening on the local diffusion of chloride in cracked mortar samples, Cem. Concr. Res., 38 (2008) 1106–1111. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2008.03.009.
[3]. A. Djerbi, S. Bonnet, A. Khelidj, V. Baroghel-bouny, Influence of traversing crack on chloride diffusion into concrete, Cem. Concr. Res., 38 (2008) 877-883. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2007.10.007
[4]. J. Wang, P. A. M. Basheer, S. V. Nanukuttan, A. E. Long, Y. Bai, Influence of service loading and the resulting micro-cracks on chloride resistance of concrete, Constr. Build. Mater., 108 (2016) 56–66. https://doi.orgdoi: 10.1016/j.conbuildmat.2016.01.005
[5]. Chun-ping Gu, Guang Ye, Wei Sun, A review of the chloride transport properties of cracked concrete: experiments and simulations SpringerLink, Journal of Zhejiang University-SCIENCE A, 16 (2015) 81–92.
[6]. T. T. Tran, D.T Phạm, M.N Vu, V.Q Truong, X.B Ho, N.L Tran, T.Nguyen - Sy, Q.D To, Relation between water permeability and chloride diffusivity of concrete under compressive stress: Experimental investigation and mesoscale lattice modelling, Constr. Build. Mater., 267 (2021) 121164. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.121164
[7]. E. Kato, Y. Kato, T. Uomoto, Development of Simulation Model of Chloride Ion Transportation in Cracked Concrete, J. Adv. Concr. Technol., 3 (2005) 85-94.
[8]. C.-M. Aldea, S. P. Shah, A. Karr, Effect of Cracking on Water and Chloride Permeability of Concrete, J. Mater. Civ. Eng., 11 (1999) 181–187.
[9]. N. Gowripalan, V. Sirivivatnanon, C. C. Lim, Chloride diffusivity of concrete cracked in flexure, Cem. Concr. Res., 30 (2000) 725–730. https://doi.org/10.1016/S0008-8846(00)00216-7
[10]. E. Schlangen, J. G. M. van Mier, Simple lattice model for numerical simulation of fracture of concrete materials and structures, Mater. Struct., 25 (1992) 534–542.
[11]. R. Ince, A. Arslan, B. L. Karihaloo, Lattice modelling of size effect in concrete strength, Eng. Fract. Mech., 70 (2003) 2307–2320. https://doi.org/10.1016/S0013-7944(02)00219-9
[12]. H. Sadouki, J. G. M. van Mier, Meso-level analysis of moisture flow in cement composites using a lattice-type approach, Mater. Struct., 30 (1997) 579–587. https://doi.org10.1007/bf02486899
[13]. A. Okabe, B. Boots, K. Sugihara, Spatial Tessellations: Concepts and Applications of Voronoi Diagrams. New York, NY, USA: John Wiley & Sons, Inc., 1992.
[14]. G. Voronoi, Nouvelles applications des paramètres continus à la théorie des formes quadratiques. Deuxième mémoire. Recherches sur les parallélloèdres primitifs, J. Für Reine Angew. Math., 134 (1908) 198–287.
[15]. P. Grassl, A lattice approach to model flow in cracked concrete, Cem. Concr. Compos., 31 (2009) 454–460.
[16]. D. T. Pham, T. D. Nguyen, M. N. Vu, A. Chinkulkijniwat, Mesoscale approach to numerical modelling of thermo-mechanical behaviour of concrete at high temperature, Eur. J. Environ. Civ. Eng., 25 (2019) 1392-1348. https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/19648189.2019.1577762
[17]. D. T. Pham, L. Sorelli, M. Fafard, M.-N. Vu, Hydromechanical couplings of reinforced tensioned members of steel fiber reinforced concrete by dual lattice model, Int. J. Numer. Anal. Methods Geomech, 45 (2020) 191-207. https://doi.org/10.1002/nag.3148
Tải xuống
Chưa có dữ liệu thống kê
Nhận bài
08/05/2023
Nhận bài sửa
11/06/2023
Chấp nhận đăng
14/06/2023
Chuyên mục
Công trình khoa học
Kiểu trích dẫn
Phạm Đức, T., Bùi Trường, S., Trần Thế, T., & Võ Văn, N. (1). Khuếch tán ion clorua trong kết cấu dầm bê cốt thép chịu uốn: thí nghiệm và mô phỏng số. Tạp Chí Khoa Học Giao Thông Vận Tải, 74(5), 644-654. https://doi.org/10.47869/tcsj.74.5.7
Số lần xem tóm tắt
155
Số lần xem bài báo
97
