Phân tích ứng xử chịu nén của vật liệu bê tông rỗng dựa trên mô hình trường pha hai biến và nghiên cứu thực nghiệm
Email:
tqviet@utc.edu.vn
Từ khóa:
Bê tông rỗng; Phương pháp trường pha hai biến; Tiêu chuẩn phá hoại; Lập trình di truyền; cấu trúc vật liệu; hư hại
Tóm tắt
Bê tông rỗng là giải pháp thoát nước bền vững, thân thiện với môi trường đang được áp dụng rộng rãi trong hạ tầng đô thị thông minh. Tuy nhiên, việc mô tả chính xác ứng xử phá hủy nén của vật liệu này gặp nhiều thách thức cơ học do cấu trúc lỗ rỗng liên thông ngẫu nhiên lớn và sự tích lũy hư hại phức tạp ở pha liên kết. Nghiên cứu này trình bày việc phát triển, ứng dụng và so sánh hai mô hình trường pha hai biến độc lập (tách biệt cơ chế phá hủy kéo Mode I và nứt nén-cắt) kết hợp tiêu chuẩn Mohr-Coulomb tuyến tính và tiêu chuẩn Hoek-Brown phi tuyến trên nền vi cấu trúc phần tử hữu hạn ngẫu nhiên. Quy trình thiết kế thành phần cấp phối vĩ mô được xây dựng dựa trên sự tích hợp giữa lý thuyết thể tích tiêu chuẩn ACI 522R-10 và mô hình lập trình di truyền (Genetic Programming - GP) tối ưu tỷ lệ Nước/Xi măng (W/C). Kết quả khảo sát số cho thấy các mô hình trường pha nhiều biến đề xuất tại nghiên cứu này phản ánh tốt cơ chế phá phi tuyến vật liệu, phù hợp với một số quan sát thực nghiệm. Ảnh hưởng của một số tham số của mô hình Hoek-Brown lên ứng xử chịu nén của bê tông rỗng được tiến hành khảo sátTài liệu tham khảo
[1]. Hồng NT, Hà LT, Nghiên cứu kết cấu mặt đường bê tông xi măng rỗng có khả năng thoát nước mặt theo hướng phát triển bền vững. Journal of material and construction, 12 (2022) https://doi.org/10.54772/jomc.02.2022.174
[2]. A. Abdelhady, L. Hui, H. Zhang, Comprehensive study to accurately predict the water permeability of pervious concrete using constant head method, Construction and Building Materials, 308 (2021) 125046. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.125046
[3]. A, Singh, P.V, Sampath, K.P. Biligiri, A review of sustainable pervious concrete systems: Emphasis on clogging, material characterization, and environmental aspects, Construction and Building Materials, 261 (2020) 120491. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.120491
[4]. X. Xie, T. Zhang, C. Wang, Y. Yang, A. Bogush, E. Khayrulina, Mixture proportion design of pervious concrete based on the relationships between fundamental properties and skeleton structures, Cement and Concrete Composites, 113 (2020) 103693. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2020.103693
[5]. R. Zhong R, K. Wille, Linking pore system characteristics to the compressive behavior of pervious concrete, Cement and Concrete Composites, 70 (2016) 130–8. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2016.03.016
[6]. C. Lian, Y. Zhuge, S. Beecham, The relationship between porosity and strength for porous concrete, Construction and Building Materials, 25 (2011) 4294–8. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2011.05.005
[7]. V.T Vu, V.T. Do, Determine the influence factor of geometrical parameters on the dynamic characteristics of the micro crab-shaped beam, Transport and Communications Science Journal, 76 (2025) 530–40. https://doi.org/10.47869/tcsj.76.4.7
[8]. M.T. Dao, V.T. Do, V.M. Phung, H. H. Pham, Bending and buckling responses of organic nanoplates considering the size effect, Transport and Communications Science Journal, 75 (2024) 2015–29. https://doi.org/10.47869/tcsj.75.7.1
[9]. H.Q. Nguyen, B.V. Tran, B.A. Le, T.T. Nguyen, On the choice of a phase field model for describing fracture behavior of concrete, International Journal of Computational Materials Science and Engineering, (2023) 2350016. https://doi.org/10.1142/S2047684123500161
[10]. H.Q. Nguyen, G.K. Le, B.A. Le, B.V. Tran, A cohesive fracture-enhanced phase-field approach for modeling the damage behavior of steel fiber-reinforced concrete, Engineering Fracture Mechanics, 311 (2024) 110603. https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2024.110603
[11]. H.Q. Nguyen, B.V. Tran, T.S. Vu, Numerical approach to predict the flexural damage behavior of pervious concrete, Case Studies in Construction Materials, 16 (2022) e00946. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2022.e00946
[12]. Nguyễn Thị Hồng, Nguyễn Hoàng Quân, Trần Bảo Việt, Trần Anh Tuấn, Áp dụng phương pháp trường pha để dự báo ứng xử chịu kéo khi uốn của bê tông xi măng rỗng, Tạp chí khoa học Giao thông vận tải, 73 (2022) 769–84. https://doi.org/10.47869/tcsj.73.8.3
[13]. P. Lenarda, J. Reinoso, M. Paggi, Multi-phase field approach to tensile fracture and compressive crushing in grained heterogeneous materials, Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 122 (2022) 103632. https://doi.org/10.1016/j.tafmec.2022.103632
[14]. X. Li, G. Si, J. Oh, I. Canbulat, Simulation of Shear and Tensile Fractures Using Ductile Phase Field Modelling with the Calibration of P Wave Velocity Measurement and Moment Tensor Inversion, Rock Mechanics and Rock Engineering, 57 (2024) 7057–77. https://doi.org/10.1007/s00603-024-03880-z
[15]. Z. Yu, Y. Sun, M.N. Vu, J.F. Shao, Modeling of Mixed Cracks in Rock-Like Brittle Materials Under Compressive Stresses by a Double-Phase-Field Method, Rock Mechanics and Rock Engineering, 56 (2023) 2779–92. https://doi.org/10.1007/s00603-022-03196-w
[16]. Z.M. Jia, X.P. Zhou, F. Berto, Compressive-shear fracture model of the phase-field method coupled with a modified Hoek–Brown criterion, International Journal of Fracture 2021;229:161–84. https://doi.org/10.1007/s10704-021-00546-7
[17]. B.A. Le, B.V. Tran, T.S. Vu, V.H. Vu, V.H. Nguyen, Predicting the Compressive Strength of Pervious Cement Concrete based on Fast Genetic Programming Method, Arabian Journal for Science and Engineering, 49 (2024) 5487–504. https://doi.org/10.1007/s13369-023-08396-2
[18]. ACI Committee 522. 522R-10: Report on Pervious Concrete. Technical Documents, 2010.
[2]. A. Abdelhady, L. Hui, H. Zhang, Comprehensive study to accurately predict the water permeability of pervious concrete using constant head method, Construction and Building Materials, 308 (2021) 125046. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.125046
[3]. A, Singh, P.V, Sampath, K.P. Biligiri, A review of sustainable pervious concrete systems: Emphasis on clogging, material characterization, and environmental aspects, Construction and Building Materials, 261 (2020) 120491. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.120491
[4]. X. Xie, T. Zhang, C. Wang, Y. Yang, A. Bogush, E. Khayrulina, Mixture proportion design of pervious concrete based on the relationships between fundamental properties and skeleton structures, Cement and Concrete Composites, 113 (2020) 103693. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2020.103693
[5]. R. Zhong R, K. Wille, Linking pore system characteristics to the compressive behavior of pervious concrete, Cement and Concrete Composites, 70 (2016) 130–8. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2016.03.016
[6]. C. Lian, Y. Zhuge, S. Beecham, The relationship between porosity and strength for porous concrete, Construction and Building Materials, 25 (2011) 4294–8. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2011.05.005
[7]. V.T Vu, V.T. Do, Determine the influence factor of geometrical parameters on the dynamic characteristics of the micro crab-shaped beam, Transport and Communications Science Journal, 76 (2025) 530–40. https://doi.org/10.47869/tcsj.76.4.7
[8]. M.T. Dao, V.T. Do, V.M. Phung, H. H. Pham, Bending and buckling responses of organic nanoplates considering the size effect, Transport and Communications Science Journal, 75 (2024) 2015–29. https://doi.org/10.47869/tcsj.75.7.1
[9]. H.Q. Nguyen, B.V. Tran, B.A. Le, T.T. Nguyen, On the choice of a phase field model for describing fracture behavior of concrete, International Journal of Computational Materials Science and Engineering, (2023) 2350016. https://doi.org/10.1142/S2047684123500161
[10]. H.Q. Nguyen, G.K. Le, B.A. Le, B.V. Tran, A cohesive fracture-enhanced phase-field approach for modeling the damage behavior of steel fiber-reinforced concrete, Engineering Fracture Mechanics, 311 (2024) 110603. https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2024.110603
[11]. H.Q. Nguyen, B.V. Tran, T.S. Vu, Numerical approach to predict the flexural damage behavior of pervious concrete, Case Studies in Construction Materials, 16 (2022) e00946. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2022.e00946
[12]. Nguyễn Thị Hồng, Nguyễn Hoàng Quân, Trần Bảo Việt, Trần Anh Tuấn, Áp dụng phương pháp trường pha để dự báo ứng xử chịu kéo khi uốn của bê tông xi măng rỗng, Tạp chí khoa học Giao thông vận tải, 73 (2022) 769–84. https://doi.org/10.47869/tcsj.73.8.3
[13]. P. Lenarda, J. Reinoso, M. Paggi, Multi-phase field approach to tensile fracture and compressive crushing in grained heterogeneous materials, Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 122 (2022) 103632. https://doi.org/10.1016/j.tafmec.2022.103632
[14]. X. Li, G. Si, J. Oh, I. Canbulat, Simulation of Shear and Tensile Fractures Using Ductile Phase Field Modelling with the Calibration of P Wave Velocity Measurement and Moment Tensor Inversion, Rock Mechanics and Rock Engineering, 57 (2024) 7057–77. https://doi.org/10.1007/s00603-024-03880-z
[15]. Z. Yu, Y. Sun, M.N. Vu, J.F. Shao, Modeling of Mixed Cracks in Rock-Like Brittle Materials Under Compressive Stresses by a Double-Phase-Field Method, Rock Mechanics and Rock Engineering, 56 (2023) 2779–92. https://doi.org/10.1007/s00603-022-03196-w
[16]. Z.M. Jia, X.P. Zhou, F. Berto, Compressive-shear fracture model of the phase-field method coupled with a modified Hoek–Brown criterion, International Journal of Fracture 2021;229:161–84. https://doi.org/10.1007/s10704-021-00546-7
[17]. B.A. Le, B.V. Tran, T.S. Vu, V.H. Vu, V.H. Nguyen, Predicting the Compressive Strength of Pervious Cement Concrete based on Fast Genetic Programming Method, Arabian Journal for Science and Engineering, 49 (2024) 5487–504. https://doi.org/10.1007/s13369-023-08396-2
[18]. ACI Committee 522. 522R-10: Report on Pervious Concrete. Technical Documents, 2010.
Tải xuống
Chưa có dữ liệu thống kê
Nhận bài
11/07/2026
Nhận bài sửa
06/08/2026
Chấp nhận đăng
12/08/2026
Xuất bản
15/08/2026
Chuyên mục
Công trình khoa học
Kiểu trích dẫn
Nguyễn Văn, H., Trần Bảo, V., Vũ Thái, S., Nguyễn Hoàng, Q., & Tạ Quốc Việt ,. (1786726800). Phân tích ứng xử chịu nén của vật liệu bê tông rỗng dựa trên mô hình trường pha hai biến và nghiên cứu thực nghiệm. Tạp Chí Khoa Học Giao Thông Vận Tải, 77(6), 842-856. https://doi.org/10.47869/tcsj.77.6.7
