T. 15 S. 05 (2025): Tạp chí Vật liệu và Xây dựng
##common.pageHeaderLogo.altText##
Tạp chí Vật liệu và Xây dựng - Bộ Xây dựng

ISSN:

Website: www.jomc.vn

Nghiên cứu ứng xử của kết cấu hầm bê tông do nhiệt thủy hóa xi măng theo phương pháp phần tử hữu hạn

Lê Văn Minh , Vũ Chí Công , Lê Hồng Hà , Vũ Anh Tuấn

Từ khóa:

Nhiệt thuỷ hoá xi măng
Bê tông
Trường nhiệt độ
Ứng suất nhiệt
Kết cấu hầm
Phần tử hữu hạn
Ủ nhiệt
Kiểm soát nứt

Tóm tắt

Hiện tượng nứt do nhiệt thuỷ hoá xi măng trong kết cấu bê tông là một trong những vấn đề chính ảnh hưởng đến tính khả thi và độ bền của các dự án hầm xuyên núi hoặc ngầm đô thị. Trước nhu cầu phát triển mạnh mẽ của công trình giao thông ngầm tại các đô thị lớn ở Việt Nam, việc nghiên cứu ứng xử của kết cấu hầm bê tông do nhiệt thủy hóa xi măng thông qua phân tích trường nhiệt độ, trường ứng suất nhiệt hay trường chỉ số nứt do nhiệt để từ đó có giải pháp phù hợp nhằm ngăn chặn và kiểm soát nguy cơ nứt là trở nên cấp thiết. Bài báo này trình bày kết quả phân tích ứng xử do nhiệt thủy hóa xi măng trong kết cấu hầm bê tông bằng mô phỏng số theo phương pháp phần tử hữu hạn dưới sự hỗ trợ của phần mềm Midas Civil 2022 thông qua việc sử biện pháp ủ nhiệt tại bề mặt kết hợp với giải pháp thi công theo phân đoạn. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc kiểm soát nứt do nhiệt thủy hóa xi măng, góp phần nâng cao hiệu quả thiết kế và thi công các công trình hạ tầng nói chung và kết cấu hầm bê tông nói riêng.

Điều hướng Người dùng

PDF

Cách trích dẫn

Lê Văn Minh, Vũ Chí Công, Lê Hồng Hà, & Vũ Anh Tuấn. (2025). Nghiên cứu ứng xử của kết cấu hầm bê tông do nhiệt thủy hóa xi măng theo phương pháp phần tử hữu hạn. Tạp Chí Vật liệu Và Xây dựng - Bộ Xây dựng, 15(05), Trang 99 – Trang 107. https://doi.org/10.54772/jomc.05.2025.1147

Tài liệu tham khảo

  1. Korda, E., De Schutter, G., & Aggelis, D. G. (2024). Acoustic signatures of hydration and microcracking in early-age concrete. Developments in the Built Environment, 17.
  2. Qin, C., Gong, J., Xie, G., He, J., Liu, L., Yang, H., & Deng, C. (2023). Non-hypothetical projection pursuit regression for the prediction of hydration heat of Portland-cement-based cementitious system. Heliyon, 9(9).
  3. Khoa, H. N., & Công, V. C. (2012). Phân tích trường nhiệt độ và ứng suất nhiệt trong bê tông khối lớn bằng phương pháp phần tử hữu hạn. Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, ĐHXD, 14(12).
  4. Bofang, Z. (2014). Thermal Stresses and Temperature Control of Mass Concrete. Elsevier. https://doi.org/10.1016/C2012-0-06038-3.
  5. Schackow, A., Effting, C., Gomes, I. R., Patruni, I. Z., Vicenzi, F., & Kramel, C. (2016). Temperature variation in concrete samples due to cement hydration. Applied thermal engineering, 103: 1362-1369.
  6. Do, T. A., Hoang, T. T., Bui-Tien, T., Hoang, H. V., Do, T. D., & Nguyen, P. A. (2020). Evaluation of heat of hydration, temperature evolution and thermal cracking risk in high-strength concrete at early ages. Case Studies in Thermal Engineering, 21: 100658.
  7. Liu, X., Zhang, C., Chang, X., Zhou, W., Cheng, Y., & Duan, Y. (2015). Precise simulation analysis of the thermal field in mass concrete with a pipe water cooling system. Applied Thermal Engineering, 78: 449-459.
  8. Tang, L. V., Nguyen, C. T., Bulgakov, B., Pham, A. N. (2018). Composition and early-age temperature regime in massive concrete foundation. In MATEC Web of Conferences, 196: 04017.
  9. Rahimi, A. and Noorzaei, J. (2011). Thermal and structural analysis of roller compacted concrete (R.C.C) dams by finite element code. Australian Journal of Basic and Applied Sciences, 5(12): 2761–2767.
  10. TCVN 9341:2012. Bê tông khối lớn – Thi công và nghiệm thu. Bộ Khoa học và Công nghệ.
  11. Liu, X., Yuan, Y., & Su, Q. (2014). Sensitivity analysis of the early-age cracking risk in an immersed tunnel. Structural Concrete., 15(2): 179–190. https://doi.org/10.1002/suco.201300064.
  12. Chen, Y. Y., Chen, S. Y., Yang, C. J., & Chen, H. T. (2017). Effects of insulation materials on mass concrete with pozzolans. Construction and Building Materials, 137: 261-271. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.01.059.
  13. Zhang, X. F., Li, S. Y., Li, Y. L., Ge, Y., & Li, H. (2011). Effect of superficial insulation on roller-compacted concrete dams in cold regions. Advances in Engineering Software, 42(11): 939-943. 10.1016/j.advengsoft.2011.06.004
  14. Tong, Z. (2015, July). Cause and Influence of Mass Concrete Crack. International Conference on Chemical, Material and Food Engineering: 497-499.
  15. Lawrence, C. D. (1995). Mortar expansions due to delayed ettringite formation. Effects of curing period and temperature. Cement and Concrete Research, 25(4): 903-914.
  16. Taylor, H. F. W., Famy, C., & Scrivener, K. L. (2001). Delayed ettringite formation. Cement and concrete research, 31(5): 683-693.
  17. Odler, I., & Chen, Y. (1995). Effect of cement composition on the expansion of heat-cured cement pastes. Cement and Concrete Research, 25(4): 853-862.
  18. Burgher, B., Thibonnier, A., Folliard, K. J., Ley, T., & Thomas, M. (2008). Investigation of the internal stresses caused by delayed ettringite formation in concrete. University of Texas at Austin. Center for Transportation Research.
  19. Pavoine, A., Brunetaud, X., & Divet, L. (2012). The impact of cement parameters on Delayed Ettringite Formation. Cement and Concrete Composites, 34(4): 521-528.
  20. Heinz, D., & Ludwig, U. (1986). Mechanism of subsequent ettringite formation in mortars and concretes after heat treatment. In Proceeding of the 8th Int. Congr. on the Chem. of Cem.
  21. Fairbairn, E. M., Silvoso, M. M., Toledo Filho, R. D., Alves, J. L., & Ebecken, N. F. (2004). Optimization of mass concrete construction using genetic algorithms. Computers & structures, 82(2-3).
  22. Rita, M., Fairbairn, E., Ribeiro, F., Andrade, H., & Barbosa, H. (2018). Optimization of mass concrete construction using a twofold parallel genetic algorithm. Applied Sciences, 8(3).
  23. Bamforth, P. B. (2007). Early-age thermal crack control in concrete. London, UK: Construction Industry Research and Information Association (CIRIA).
  24. Castilho, E., Schclar, N., Tiago, C., & Farinha, M. L. B. (2018). FEA model for the simulation of the hydration process and temperature evolution during the concreting of an arch dam. Engineering Structures, 174: 165-177.
  25. De Rojas, M. S., Luxán, M. P. D., Frías, M., & Garcia, N. (1993). The influence of different additions on portland cement hydration heat. Cement and Concrete Research, 23(1): 46-54.
  26. Zheng, J. L., & Wang, X. F. (2009). Influence of fly ash on early-age cracking behavior of high-flowing concrete. Journal of Central South University of Technology, 16(2): 312-319.
  27. Groth, P., & Hedlund, H. (1998). Air cooling of concrete by means of embedded cooling pipes—Part II: Application in design. Materials and Structures, 31: 387-392.
  28. Minh, L. V., & Mạnh, L. Đình. (2024). Phân tích sự ảnh hưởng của các thông số ống thoát nhiệt đến trường nhiệt độ và trường chỉ số nứt của kết cấu bê tông khối lớn trong giai đoạn nhiệt thủy hóa. Tạp Chí Khoa Học Công Nghệ Xây Dựng (TCKHCNXD) - ĐHXDHN, 18(4V): 160-175.
  29. Hà, L. H., & Khoa, H. N., & Thực., L.V., & Công, V. C. (2022). Nghiên cứu cấp phối và phân chia lớp đổ khi thi công kết cấu bê tông khối lớn theo phương pháp đổ bê tông liên tục với cấp phối tỏa nhiệt khác nhau. Tạp chí Kết cấu & Công nghệ Xây dựng, 30.
  30. Công, V. C. (2023). Nghiên cứu xác định vị trí phân chia các lớp đổ tối ưu của kết cấu bê tông khối lớn thi công bằng phương pháp đổ liên tục kết hợp phân chia lớp đổ tỏa nhiệt khác nhau. Tạp chí Vật liệu và Xây dựng-Bộ Xây dựng, 13(04).
  31. Adam, D., & Markiewicz, R. (2009). Energy from earth-coupled structures, foundations, tunnels and sewers. Geotechnique, 59(3): 229–236. https://doi.org/10.1680/geot.2009.59.3.229
  32. Unterberger, W., Hofinger, H., Grünstäudl, T., Adam, D., & Markiewicz, R. (2004). Utilization of Tunnels as Sources of Ground Heat and Cooling - Practical Applications in Austria. Proceedings of the ISRM International Symposium 3rd ARMS, Kyoto: 421-426.
  33. Franzius, J. N., & Pralle, N. (2011). Turning segmental tunnels into sources of renewable energy. Proceedings of the institution of civil engineers-civil engineering, 164(1): 35-40. https://doi.org/10.1680/cien.2011.164.1.35
  34. Barla, M., & Perino, A. (2014). Geothermal heat from the Turin metro south extension tunnels. Proceedings of the Worl tunnel Congress 2014:Tunnels for a better life.
  35. Barla, M., & Di Donna, A. (2018). Energy tunnels: concept and design aspects. Underground Space, 3(4): 268-276. https://doi.org/10.1016/j.undsp.2018.03.003
  36. Barla, M., Di Donna, A., & Perino, A. (2016). Application of energy tunnels to an urban environment. Geothermics, 61(104-113). https://doi.org/10.1016/j.geothermics.2016.01.014
  37. Barla, M., DI DONNA, A., & Insana, A. (2017). Energy tunnel experimental site in Turin metro. 15th International Conference of the International Association for Computer Methods and Advances in Geomechanics (15th IACMAG): 1-10.
  38. Di Donna, A., Barla, M., & Amis, T. (2017). Energy Geostructures: Analysis from research and systems installed around the World. DFI 2017: 42nd Annual Conference on Deep Foundations: 1-11.
  39. Nguyen, T. C., Sofi, M., & Hoang, Q. L. (2024). Thermal stress evolution of tunnel wall during construction evolucija termičkih napona u zidu tunela u izgradnji. structural integrity and life, 24(3): 373–379. https://doi.org/10.69644/ivk-2024-03-0372
  40. Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 5729:2012. Đường ô tô cao tốc - Yêu cầu thiết kế. Hà Nội 2012.
  41. Institute, Japan Concrete (2016). Guidelines for Control of Cracking of Mass Concrete. Japan.
  42. Technology, Midas Information (2004). Heat of hydration - Analysis analysis manual version 7.0.1.
  43. JCI (2008). Guidelines for control of cracking of mass concrete.

Các bài báo được đọc nhiều nhất của cùng tác giả