Xem mẫu
- Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 12 Số 01 năm 2022
1JKLrQFứXWKựFQJKLệPNKảnăng chịXWảLWUọQJ[X\rQ
Fủa bê tông tính năng siêu cao
3KạP0ạQK+jR1JX\ễn Văn TuấQ
1JX\ễn Văn Thao, Thân Quang Vũ1JX\ễQ&{QJ7KắQJ, Lương Như
+ảL1JX\ễQ+QJ3KRQJ1J{1JọF7Kủ\
7UXQJWkP3KiWWULểQF{QJQJKệFDR9LệQ+jQOkP.+ &19LệW1DP6ố+RjQJ4XốF9Lệt, Nghĩa Đô, CầX*Lấ\+j1ộL
Trường ĐạLKọF;k\GựQJ+j1ộL6ố55 ĐườQJ*Lải Phóng, Hai Bà Trưng, Hà NộL
+ọF9LệQ+ậX&ầQ9*&1JọF7Kụ\/RQJ%LrQ+j1ộL
9LệQ.ỹWKXật công trình đặFELệW+ọFYLệQ.ỹWKXậW4XkQVự6ố+RjQJ4XốF9LệW&ổ1KXế%ắF7ừ/LrP+j1ộL
TỪ KHOÁ TÓM TẮT
Bê tông tính năng siêu cao Trong nghiên cứu này sẽ trình bày kết quả thực nghiệm khả năng chịu tải trọng xuyên, phá của đạn 12,7 mm
Tải trọng xuyên lên các mẫu bê tông tính năng siêu cao (UHPC) và các mẫu bê tông thường M30. Quá trình bắn thử nghiệm
Chiều sâu xuyên
nhằm đánh giá mức độ xuyên và phá trên các tấm mẫu thử bằng bê tông tính năng siêu cao và bê tông thường
Vùng phá huỷ
có kích thước chiều rộng 500 mm, chiều dài 500 mm với chiều dày là 100 mm và 200 mm. Kết quả thực
Vùng chấn sụp
Ứng xử cơ học
nghiệm đã xác định được các thông số về chiều sâu xuyên của đạn, kích thước vùng phá hủy, vùng chấn sụS
của các tấm mẫu thử nghiệm, cũng như ứng xử cơ học của chúng dưới tác dụng của tải trọng xuyên của đạn
và so sánh giữa bê tông tính năng siêu cao và bê tông thường.
.(
- FRPSDUHG ZLWKFRQYHQWLRQDOFRQFUHWH7KH
3HQHWUDWLRQGHSWK
WHVWLQJSURFHVVZDVFRQGXFWHGWRHYDOXDWHWKHSHQHWUDWLRQDQGEUHDNLQJOHYHOVRQWHVWSODWHVPDGHRI8+3&DQG
'HVWUXFWLRQDUHD
FRQYHQWLRQDOFRQFUHWHZLWKGLPHQVLRQVRIPPLQZLGWKPPLQOHQJWKDQGPPDQGPPLQ
&ROODSVHGDUHD
0HFKDQLFDOEHKDYLRU
WKLFNQHVVWKURXJKSDUDPHWHUVVXFKDVWKHEXOOHWSHQHWUDWLRQGHSWKWKHVL]HRIWKHGHVWUXFWLRQDUHDWKHFROODSVHG
DUHDRIWKHWHVWVDPSOHVDQGWKHLUPHFKDQLFDOEHKDYLRUXQGHUWKHHIIHFWRIWKHSHQHWUDWLQJSURMHFWLOHVRQWKHWHVW
VDPSOHVPDGHRI8+3&LQFRPSDULVRQZLWKWKRVHRIFRQYHQWLRQDOFRQFUHWH
*LớLWKLệX Fông sự và xuyên trong môi trường đó. Quá trình tác động xuyên được
chia làm 3 giai đoạn: giai đoạn va chạm vào mặt công sự, giai đoạn bắt
Hiện nay trên thế giới, các công trình xây dựng bằng bê tông cốt đầu xuyên trong vật liệu công sự và giai đoạn cuối là chuyển động trong
WKpSđóng vai trò vô cùng quan trọngtrong sự phát triển của ngành xây vật liệu công sự >@. Trong mỗi giai đoạn, phản ứng của công sự với bom
dựng. Ngoài các ứng dụng phổ biến của bê tông cốt thép trong các công đạn có sự khác nhau tùy theo vật liệu làm công sự.
trình dân sự như F{QJWUuQKQKjcao tầng, công trình cầu đường, hầm, Bê tông tính năng siêu cao (UltraKLJK SHUIRUPDQFH FRQFUHWH
thủy điện, phải kể đến các F{QJ WUuQK thuộc lĩnh vực DQ QLQK, quốc UHPC) là một thế hệ bê tông xi măng mới với các tính chất vượt trội
SKzQJ7URQJđó, công sự là dạng công trình rất quan trọng và phổ biến về cường độ và độ bền OkX7KHR$670&>@, UHPC có cường độ
trong Quốc phòng. Yêu cầu của các công trình quốc phòng, đặc biệt là các nén đặc trưng trên 120 MPa, với các yêu cầu về độ bền, độ dẻo dai
loại công sự phải chịu được tác động rất mạnh của tải trọng nổ và tải được xác định. UHPC là một loại vật liệu công nghệ cao với các đặc
trọng xuyên do bom đạn, thuốc nổ, gây ra. Đặc điểm tác động do tải trọng điểm công nghệ mới liên quan đến thành phần của nó. Các ứng xử cơ
nổ và tải trọng xuyên gây ra có sự khác biệt rất lớn so với tải trọng nén, học, các công thức về tính toán cũng như các hướng dẫn thiết kế và kỹ
uốn và mỏi thông thường của các loại công trình dân sự. Với kết cấu khi thuật xây dựng đã được công bố ở một số nước trên thế giới như Pháp,
chịu tác dụng tải trọng xuyên của viên đạn sẽ xảy ra các tác dụng như Mỹ và Đức >@. Các ứng dụng về bê tông này đã chứng minh những
sau: tác dụng va chạm, tác dụng xuyên, tác dụng của sóng xung kích. Tác lợi ích tổng thể của loại vật liệu mới này về chi phí, tính bền vững và
dụng va chạm của bom đạn được tính kể từ khi bom đạn bắt đầu gặp nhiều tính năng ưu việt khác. Xét về thành phần cấp phối, UHPC được
chướng ngại vật đến khi nổ. Khi nghiên cứu hiện tượng này chúng ta có chế tạo bao gồm: cát thạch anh với kích thước hạt thường nhỏ hơn 1
thể đánh giá được tác dụng phá hoại của bom đạn khi chúng va đập vào mm; xi măng, silica fume hoặc các phụ gia khoáng hoạt tính mịn khác,
*Liên hệ tác giả: WXDQQY#QXFHHGXYQ
NhậnQJj\Vửa [RQJQJj\/2021, chấpnhận đăng 15/01/2022 JOMC 56
KWWSV GRLRUJMRPF
- Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 12 Số 01 năm 2022
hỗn hợp thường sử dụng cốt sợi thép (có đường kính khoảng 0,2 mm, Trên cơ sở NếW TXả WKựF QJKLệP Vẽ xác địQK PộW WK{QJ Vố UấW TXDQ
chiều dài khoảng 13 mm) với hàm lượng khoảng 2% theo thể tích của WUọng, liên quan đếQWKLếWNếFKếWạRFiFF{QJWUuQKTXkQVựSKụFYụ
ErW{QJ>@. Trong UHPC lượng chất kết dính (CKD) được sử dụng DQQLQKTXốc phòng, đó là hệVố[X\rQ FzQJọLOjKệVốNKiQJ[X\rQ
rất cao, thường khoảng 800NJP , với tỷ lệ N/CKD thấp (thường
KD\KệVốEị[X\rQ
- .[.ếWTXảWKựFQJKLệm cũng cho phép đánh giá
nhỏ hơn 0,25), điều này giúp nâng cao cường độ và độ bền cho bê tông. NKảnăng chịXWảLWUọQJ[X\rQFủD8+3&VRYới bê tông thườQJWK{QJ
Việc sử dụng cốt sợi phân tán đã làm tăng đáng kể khả năng chịu kéo, TXDFiFVốOLệu đo đượFYềYQJSKiKXỷYQJFKấQVụSFủDFiFPẫX
chịu uốn, chịu cắt, khả năng chịu tác động va chạm, chịu tải trọng lặp WKửQJKLệP
và đặc biệt là độ bền và tính ổn định lâu dài > @
Đối với tác động xuyên của bom đạn, khi bom đạn xuyên vào 9ậWOLệXVửGụng và phương pháp nghiên cứX
vật liệu UHPC có chứa sợi thép, ứng suất tập trung tại vị trí va chạm sẽ 1JX\rQYậWOLệXVửGụQJ
được cốt sợi truyền tải sang một vùng thểtích lớn hơn nên khả năng
phá hủy xảy ra tại vị trí va chạm sẽ giảm đi >@. Mặc dù có những Vật liệu được sử dụng để chế tạo UHPC gồm có: Cát thạch anh
tính năng ưu việt như vậy, nhưng hiện nay việc ứng dụng loại vật liệu có kích thước hạt từ 100 đến 300 µm, khối lượng thể tích xốp là
vào các công trình quân sự vẫn còn rất hạn chế, lý do là các nghiên cứu NJP, độ ẩm bão hòa bề mặt khô là 1,1%; xi măng (XM) sử dụng
trên thế giới về UHPC ứng dụng cho quân sự vẫn còn đang trong giai trong nghiên cứu là xi măng Pooc lăng PC40 với cường độ nén trung
đoạn thử nghiệm và các hướng dẫn khuyến cáo cho từng khu vực, cho bình ở tuổi 28 ngày đạt 40 MPa; Silica fume (SF) sử dụng trong nghiên
từng vùng, từng điều kiện vật liệu và các phương pháp chế tạo vật liệu cứu là của hãng Elkem có hàm lượng SiOđạt trên 92kích thước
cũng như phương pháp thí nghiệm cụ thể vẫn đang tiếp tục được triển hạt trung bình là 0,15 µm; Trobay (FA) sử dụng của nhà máy nhiệt
khai, hoàn thiện. Nhiều vấn đề lớn cần được nghiên cứu sâu như ảnh điện Phả Lại, có chỉ số hoạt tính cường độ với xi măng đạt 93,4
hưởng của độ co ngót, từ biến, độ bền lâu... vẫn đang được các nước Phụ gia siêu dẻo (PGSD) sử dụng trong nghiên cứu có gốc
trên thế giới nghiêncứu. polycarboxylate với hàm lượng chất khô là 30 %. Hình ảnh SEM của
Như vậy, có thể thấy rằng việc nghiên cứu về tính năng, phạm vi xi măng và SF được thể hiện ở +uQK
ứng dụng của UHPC vẫn cần được triển khai sâu hơn và phạm vi ứng Sợi thép sử dụng trong nghiên cứulà sợi Dramix OL 13/0dạng
dụng cũng cần được mở rộng hơn, đặc biệt là ứng dụng trong An ninh sợi thẳng với đường kính 0,2 mm, chiều dài sợi 13 mm, cường độ kéo
Quốc phòng. 7URQJEjLEiRQj\VẽWUuQKEj\NếWTXảWKựFQJKLệPYề đứt 2.750 MPa. Hình ảnh sợi thép sử dụng trong nghiên cứu được thể
NKảnăng chịXWảLWUọQJ[X\rQFủDPẫu bê tông bê tông tính năng siêu hiện ở +uQK
cao và so sánh đốLFKứQJYớLNếWTXảFủDPẫu bê tông thườQJ0
D
- E
-
+uQKẢQK6(0Fủa (a) xi măng và (b) SF
+uQK6ợLWKpSVửGụQJWURQJQJKLrQFứX
JOMC 57
- Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 12 Số 01 năm 2022
7KjQKSKầQFấSSKốLErW{QJ &{QJWiFFKếWạRPẫX
7URQJQJKLrQFứXVửGụQJKDLORại bê tông là bê tông thườQJPiF Các mẫu thử nghiệm được chế tạo dưới dạng tấm, gồm hai
M30 và bê tông tính năng siêu cao (UHPC) với cường độQpQ03D loại vật liệu là bê tông M30 và UHPC. Kích thước tấm bê tông cụ thể
7KjQKSKầQFấSSKốLFủDErW{QJVửGụng đượFWKểKLệQWURQJ%ảQJ như sau:
500×500×100 mm (03 mẫu UHPC, 03 mẫu bê tông thường M30)
%ảQJ&ấpShốiErW{QJsửdụngWURQJQJKLrQcứX 500×500×200 mm (03 mẫu UHPC, 03 mẫu bê tông thường M30)
.t &iW Đá ;0 )$ 6) 3*6' Nước SợiWKpS Hình ảnh máy trộn bê tông, khuôn đúc mẫu và mẫu được đúc
hiệu NJ NJ NJ NJ NJ NJ NJ NJ vào khuôn, mẫu sau khi chế tạo và tháo ra khỏi khuôn được thể hiện ở
0 +uQKYj+uQK
8+3&
+uQK(a) máy trộn bê tông; (b) khuôn đúc mẫu và thùng bảo dưỡng bê tông
+uQK(a) mẫu bê tông được đổ vào khuôn; (b) tấm bê tông sau khi được chế tạo
2.4. Phương pháp nghiên cứX các mẫu trụ có đường kính 100 mm, cao 200PP
Tính chất cơ lý của bê tông sử dụng trong nghiên cứu thu được
Cường độ chịu nén của bê tông M30 được xác định theo 7&91 sau quá trình thí nghiệm được ở tuổi 28 ngày thể hiện trong Bảng 2.
trên các mẫu có kích thước 150×150×150PP>@
Cường độ chịu nén của bê tông UHPC được xác định theo tiêu .ếWTXảQJKLrQFứXYjEjQOXậQ
chuẩn ASTM C39M trên các mẫu trụ có kích thước 100×200PP>@ &{QJWiFWKửQJKLệP[X\rQ
Cường độ uốn của bê tông được xác định theo tiêu chuẩn ASTM
& 0>@, trong đó, bê tông M30 xác định trên các mẫu lăng trụ có &{QJWiFWKửQJKLệP[X\rQWấm bê tông đượFWKựFKLệQWKHRFiF
kích thước 150×150×600mm. Với mẫu bê tông UHPC xác định trên bướFVDX
các mẫu lăng trụ có kích thước 100×100×400PP - /ắp đặt giá đỡPẫXWấPPẫXWKửQJKLệm được đặt vào giá đỡ
Mô đun đàn hồi của bê tông được xác định theo tiêu chuẩn ASTM YjFốđịQKOạL
& 0>@, trong đó với bê tông M30 xác định trên các mẫu trụ có - /ắp đặWKệWKốQJWKửEắQ[X\rQ WURQJWKtQJKLệm, vũ khí sử
đường NtQKPPFDRmm, với mẫu bê tông UHPC xác định trên GụQJ Yới đạQ PP EắQ EằQJ V~QJ Wự độQJ Yới sơ tốc đầu đạQ
JOMC 58
- Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 12 Số 01 năm 2022
NKRảQJPV
- Xác định và điềXFKỉQKNKRảQJFiFKEắQWKửQJKLệP NKRảQJ %ảQJThông số của đạn sử dụng trong nghiên cứu
FiFKEắQOjPWtQKWừPặWPẫXWấm bê tông đếQYịtrí đặWV~QJ Chiều dài Khối
Đường
- /ắp đặWWKLếWEịđo sơ tốFFDPHUDWốc độcao đểFKụSảnh đầX phần thon lượng
77 kính đầu Góc bắn, độ
đạQWURQJTXiWUuQKGLFKX\ểQ đầu đạn, /W đầu đạn
đạn, mm
- /ắp đặW FiFWKLếW EịđảP Eảo công tác an toàn cho ngườL Yj PP 3NJ
WKLếWEịWKửQJKLệP Bắn thẳng α = R
- %ắQWKửQJKLệm và xác địQKFiFWK{QJVốnhư chiềXVkX[X\rQ
kích thướFYQJSKiKXỷYQJFKấQVụS
Sơ đồ thử nghiệm xuyên của các tấm mẫu được thể hiện trên
+uQK4XiWUuQKWKửQJKLệm xuyên đượFWKựFKLệQWUrQWấPPẫX
8+3& Yj WấP PẫX Er tông thườQJ &KL WLếW Yề FiF WấP PẫX WKử
QJKLệm xuyên đượFWKểKLệQở%ảQJ
%ảQJTính chất cơ lý của bê tôngsửdụngWURQJQJKLrQcứu ở tuổi
QJj\
Cường độ Cường độ Mô đun
.t D
- E
-
chịu nén chịu uốn đàn hồi
hiệu +uQKĐạn 12.7 (a) hình ảnh viên đạn được sử dụng
03D 03D *3D
trong quá trình thử nghiệm; (b) mặt cắt của vỏ đạn và lõi
0
8+3& Kết quả thí nghiệm kiểm tra sơ tốc va xuyên cho thấy vận tốc
trung bình của viên đạn trước khi va chạm vào mẫu thử là 827,5 m/s.
%ảQJ7hông tin chi tiết về kí hiệu và số lượng mẫu bê tông thửnghiệm Kết quả được thể hiện ởBảng 5. Hình ảnh thí nghiệm kiểm tra va xuyên
[X\rQ được thể hiện ở+uQK
77 /RạLErW{QJ .tKLệX Kích thướFPP 6ốlượQJ
PẫX %ảQJBắn kiểm tra sơ tốc lô đạn thử nghiệm ở cự ly 25P
%rW{QJ0 0;Đ ઌઌ
%rW{QJ0 0;Đ ઌઌ Sơ tốc va xuyên vào
77 Loạt bắn Phát bắn
8+3& 0;8 ઌઌ tấm bê tông (m/s)
8+3& 0;8 ઌઌ
Loạt bắn 1
(Bắn kiểm tra
sơ tốc đạn ở
cự ly 25m)
7UXQJEuQK
P
+uQKSơ đồWKửQJKLệP[X\rQ
Viên đạn
.Lểm tra sơ tốFYD[X\rQYjRWấPErW{QJ
Trước khi tiến hành bắn thử nghiệm xuyên của đạn vào tấm bê
tông thí nghiệm, cần đo sơ tốc đầu đạn trước va chạm vào mục tiêu, đo
vị trí của đầu đạn sau khi xuyên vào lớp bê tông ở cự ly 25m, số lượng
lần thử là 05 lần bắn. Vận tốc của viên đạn đo được thông qua thiết bị
Camera thuật phóng SA1.1, thiết bị đo sơ tốF765DGD'RSSOHUYj
+uQK4XiWUuQKWKửQJKLệm xác định sơ tốFFủa viên đạQ
các trang thiết bị kèm theo.
Thông số của đạn được thể hiện ởBảng 4, hình ảnh và cấu tạo
.ếWTXảWKựFQJKLệPEắQ[X\rQPẫXWKửQJKLệP
của đầu đạn 12,7 được thể hiện ở +uQK
JOMC 59
- Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 12 Số 01 năm 2022
.ếW TXả WKử QJKLệP [X\rQ FủD WấP 8+3& WấP Nt KLệX Với mẫu bê tông thường 0;Đ, cả 03 mẫu bê tông đều bị đạn
0;8Gj\PPYjWấPNtKLệX0;8Gj\PP
- YjWấP xuyên qua và phá vỡ, tuy nhiên các mảnh vỡ lớn có thể ghép vào để
bê tông thườQJ WấPNtKLệX0;Đ dày 100 mm và 3 tấPNtKLệX xác định vùng phá huỷ và vùng chấn sụp. Vùng phá hủy của các tấm
0;Đ dày 200 mm) đượFWKểKLệQWURQJ%ảQJ mẫu này có kích thước trung bình 265ઌ272 mm, còn vùng chấn sụS
ĐốLYớLWấPErW{QJ0;Đ (bê tông thườQJGj\PP
- Fả có kích thước trung bình 101ઌPP. Hình ảnh tấm mẫu MX20Đ
WấPPẫXErW{QJEịSKiYỡKRjQWRjQWKjQKFiFPảQKYụQNK{QJ[iF trước và sau thử nghiệm xuyên được thể hiện trên +uQK
định đượFYQJSKiKXỷYQJFKấQVụS SKiKXỷhoàn toàn) như đượF Với các tấm mẫu bê tông tính năng siêu cao MX20U, cả 3
WKểKLệQWUrQ+uQK mẫu đều không bị đạn xuyên qua mà đầu đạn chỉ xuyên vào đến độ
9ớLWấm bê tông tính năng siêu cao (MX108
- FQJFKLềXGj\ sâu nhất định và bị giữ lại trong tấm mẫu. Chiều sâu xuyên trung bình
PPFảPẫu bê tông đềXEị[X\rQWKủQJ +uQK
- 7X\QKLrQ Fủa 3 tấm là 154,7 mm. Vùng phá huỷ ở mặt trước của mẫu bê tông
viên đạQNK{QJJk\SKiKXỷđáng kểđốLYớLFiFWấPPẫXFKỉđểOạL có kích thước trung bình là 163×179 mm. Không xảy ra hiện tượng
PộWYQJSKiKXỷQKỏởPặt trướFYới kích thướFWUXQJEuQKFủDFả chấn sụp ở mặt sau như với mẫu bê tông M30 hoặc như với mẫu bê
PẫXOj×117 mm (đường kính chỗ nhỏ nhất × đường kính chỗ lớn W{QJ0;8 +uQK
-
nhất), và một vùng chấn sụp ở mặt sau với kích thước trung bình là Kết quả thử nghiệm xuyên của các mẫu bê tônJ0YjErW{QJ
ઌPP UHPC được thể hiện ở Bảng
%ảQJKết quả thử nghiệm xuyên các mẫu bê tông
Sơ tốc va xuyên .tFKthước vùng phá Kích thước vùng
Chiều sâu Tình trạng mẫu
Các mẫu bê tông Phát bắn vào tấm bê tông hủy chấn sụp
[X\rQ PP
- sau khi thử
PV
- PP
- PP
-
;X\rQ Vỡ vụn
0;Đ ;X\rQ Vỡ vụn
;X\rQ Vỡ vụn
;X\rQ Vỡ mảnh
0;Đ ;X\rQ ઌ ઌ Vỡ mảnh
;X\rQ Vỡ mảnh
;X\rQ Không vỡ
0;8 ;X\rQ ઌ ઌ Không vỡ
;X\rQ Không vỡ
.K{QJFy
0;8 ઌ chấn sụp
Đầu đạn găm vào tấm đế
+uQK%ềPặWPẫX0;Đ bịSKiKRạLVDXNKLWKửđạQ[X\rQ
JOMC 60
nguon tai.lieu . vn
