Đánh giá thực nghiệm sức kháng va đập của vữa tự chảy gốc xi măng và vữa expoxy bằng thí nghiệm Charpy

Tác giả: ThS. NGUYỄN DUY HƯNG
              ThS. NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG
              ThS. TRẦN HUY THIỆP
              Phân hiệu tại TP. Hồ Chí Minh, Trường Đại học Giao thông vận tải

Mô tả nguyên lý thí nghiệm Charpy

Để tăng độ an toàn của kết cấu xây dựng, các tính chất cơ học của vật liệu cần được xem xét một cách đầy đủ. Sức kháng va đập là một đặc tính quan trọng của vật liệu khi kết cấu chịu tải trọng va chạm đột ngột. Các phương pháp kiểm tra sức kháng va đập khác nhau đã được phát triển như thí nghiệm vật nặng rơi [1,2], thanh ép tách Hopkinson [3,4] hoặc thí nghiệm đạn bắn [5]. Tuy nhiên, các thí nghiệm này thường phức tạp, chi phí cao và phù hợp với các mẫu có kích thước lớn. Thí nghiệm va đập Charpy dựa trên nguyên lý con lắc đơn [6], được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp vì đơn giản trong việc chuẩn bị, tiến hành và quan sát kết quả. Các tiêu chuẩn hiện tại cho thí nghiệm Charpy đã áp dụng cho kim loại, chất dẻo [7-10]; các báo cáo có thể được tham khảo từ Francois và Pineau [11].

Gần đây, có một số nghiên cứu sử dụng phép thí nghiệm Charpy để đánh giá độ bền va đập cho vật liệu composite. Fu et al. [12] nghiên cứu về vật liệu tổng hợp polypropylene được gia cố bằng sợi thủy tinh ngắn và sợi carbon ngắn bằng cách tính đến ảnh hưởng của phần thể tích sợi và sự phân bố chiều dài sợi dựa trên các mẫu có khía chữ V. Khalili et al. [13] đánh giá năng lượng hấp thụ trong quá trình thử nghiệm va đập của các tấm nhôm bị nứt cạnh được sửa chữa bằng vật liệu tổng hợp có gia cường sợi thủy tinh hoặc bản vá vật liệu tổng hợp gia cường sợi carbon. Xu et al. [14] kết luận rằng bê tông nhẹ và bê tông trọng lượng thường bổ sung sợi Poly vinyl butyral có khả năng hấp thụ năng lượng tốt hơn Poly vinyl alcohol khi chúng đóng vai trò như cốt liệu mịn và chất gia cường. Tanks et al. [15] đã sử dụng thử nghiệm Charpy để đánh giá nhanh chất lượng sản xuất và độ bền môi trường của các thanh polyme gia cường sợi carbon một chiều. Erklig et al. [16] đã điều tra ảnh hưởng của các hạt nano graphene trong nhựa epoxy với tấm composite được gia cố bằng sợi thủy tinh đối với phản ứng va chạm Charpy. Pereira et al. [17] đã đánh giá khả năng chống va đập của vật liệu tổng hợp nền epoxy được gia cố bằng 30% của sợi đay liên tục và thẳng hàng. Đánh giá này được thực hiện bằng cách đo năng lượng va đập từ thí nghiệm Charpy của các mẫu vật có khía theo Tiêu chuẩn ASTM D256. Nguyen et al. [18] đã đánh giá sức kháng va đập của hồ xi măng với sự bổ sung mủ cao su Styrene-Butadiene sử dụng hàm lượng 5 - 20%, hàm lượng mủ tối ưu được đề xuất là 10%.

Ngày nay, để giảm thiểu các hư hỏng do tác nhân cơ-lý hay phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình sử dụng, vật liệu thường được cung cấp dưới dạng loại trộn sẵn, hoặc có nhiều thành phần riêng lẻ sẽ được trộn với nhau theo hướng dẫn của nhà sản xuất, chẳng hạn như vữa tự chảy gốc xi măng (CG) và vữa epoxy (EG). CG không co ngót, thường được sử dụng cho các công trình đòi hỏi khả năng chịu tải trọng va đập, như nền móng máy lớn, các bộ phận cố định của hệ thống ray, móng trụ và cột trong kết cấu đúc sẵn, vị trí gối cầu, khe hở... Trong khi, EG thường được sử dụng cho các kết cấu có thể hấp thụ tải trọng tác động, hoạt động như một chất đệm co giãn giữa các vật liệu khác nhau, làm khe co giãn, hệ thống chống thấm, sửa chữa nhựa đường và sửa chữa bê tông.

Xác định sức kháng va đập của vật liệu EC và EG vẫn chưa có bất kỳ tài liệu ở Việt Nam đề cập đến. Do đó, mục đích của bài báo này là trình bày nghiên cứu về sử dụng thí nghiệm Charpy để đánh giá sức kháng va đập của hai vật liệu nêu trên.

Mời độc giả xem nội dung đầy đủ bài khoa học tại đây