Nghiên cứu khả năng kháng cắt tại bề mặt tiếp xúc giữa bê tông siêu tính năng UHPC và bê tông thường

Từ khóa:

Bê tông siêu tính năng UHPC
cường độ kháng cắt
thí nghiệm cắt phẳng
mô phỏng số

https://doi.org/10.59382/j-ibst.2026.vi.vol1-7

Tóm tắt:

Nghiên cứu tiến hành đánh giá thực nghiệm và mô phỏng số khả năng kháng cắt tại bề mặt tiếp xúc giữa bê tông siêu tính năng (UHPC) và bê tông thường (BTT). Các mẫu UHPC-BTT được chế tạo và thử nghiệm cắt bằng thiết bị ShearMatic với hộp cắt cải tiến nhằm bảo đảm điều kiện biên ổn định. Kết quả cho thấy quan hệ lực cắt - chuyển vị của các mẫu thí nghiệm đều thể hiện ứng xử phi tuyến, trong đó tải trọng tăng nhanh sau giai đoạn ban đầu, và phá hoại xảy ra đột ngột tại giá trị cực đại. Cường độ kháng cắt xác định theo diện tích bề mặt tiếp xúc, dao động trong khoảng 1,60-1,81 MPa. Mô phỏng số sử dụng mô hình vật liệu CDP trong Abaqus, được thiết lập dựa trên kích thước mẫu và đặc tính vật liệu thực nghiệm. Kết quả mô phỏng phản ánh đúng xu hướng chuyển vị trượt và sự phân bố biến dạng. Đường cong lực cắt - chuyển vị từ mô phỏng thể hiện được độ cứng ban đầu và xu hướng làm việc của mẫu. Tải trọng cực đại và chuyển vị tương ứng từ mô phỏng số lớn hơn dữ liệu từ thực nghiệm lần lượt là 14% và 19%. Những kết quả đạt được giúp bổ sung kiến thức liên quan đến cơ chế truyền lực tại bề mặt tiếp xúc UHPC-BTT, đồng thời hỗ trợ phát triển các giải pháp tối ưu hóa liên kết trong các ứng dụng sửa chữa và gia cường kết cấu bê tông.

Nội dung:

Tài liệu tham khảo:

[1]   Arabani, A.S., H.D. Naserabadi, and S. Aminyavari (2025), Experimental investigation of energy absorption in fiber-reinforced ultra high-performance concrete after exposure to elevated temperatures. Case Studies in Construction Materials. 22: p. e04451.

[2]   Cai, Z., et al.(2024), Reinforced ultra-high performance concrete beam under flexure and shear: Experiment and theoretical model. Case Studies in Construction Materials. 20: p. e02647.

[3]   Lê Bá, A., H.H. Việt (2024), Dự báo khả năng chịu uốn kết cấu BTCT được tăng cường bê tông siêu tính năng (UHPC) sử dụng mô hình hồi quy ký tự. Tạp chí Khoa học Giao thông vận tải, 75(5): p. 1870-1881.

[4]   Long, L.H., N.V. Tú, M.V. Chinh (2025), Đánh giá khả năng chịu lực của bản sàn bê tông cốt thép được gia cường lớp bê tông siêu tính năng UHPC. Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng - IBST.

[5]   Thường, N.T.(2024), Nghiên cứu áp dụng bê tông siêu tính năng gia cố cốt sợi thép vào các công trình giao thông.

[6]   Áp dụng công nghệ mới sửa chữa mặt cầu Thăng Long. [cited 2024; Available from: https://baoxaydung.com.vn/ap-dung-cong-nghe-moi-sua-chua-mat-cau-thang-long-284783.html.

[7]   Abellán-García, J., J.S. Carvajal-Muñoz, and C. Ramírez-Munévar (2024), Application of ultra-high-performance concrete as bridge pavement overlays: Literature review and case studies. Construction and building materials. 410: p. 134221.

[8]   Javidmehr, S. and M. Empelmann (2021), Shear bond between ultra-high performance fibre reinforced concrete overlays and normal strength concrete substrates. Sustainability, 2021. 13(15): p. 8229.

[9]   Chorinsky, E.(1986), Repair of concrete floors with polymer modified cement mortars, in Proceedings of the Adhesion between Polymers and Concrete. p. 230-234.

[10] Valikhani, A., et al. (2020), Experimental evaluation of concrete-to-UHPC bond strength with correlation to surface roughness for repair application. Construction and Building Materials. 238: p. 117753.

[11] Randl, N., M. Steiner, and M. Peyerl (2020), Hochfester Aufbeton zur Tragwerksverstärkung: Teil 1: Kleinkörperversuche. Beton‐und Stahlbetonbau-Wiley Online Library. 115(2): p. 106-116.

[12] Zeng, J.-J., et al.(2024), Experimental investigations on tensile and shear behavior of the interface between UHP-ECC and concrete. International Journal of Concrete Structures Materials. 18(1): p. 50.

[13] Mack, V., R. Salehfard, and A. Habibnejad Korayem (2024), Comparative study of the effects of key factors on concrete-to-concrete bond strength. Civil Engineering Infrastructures Journal. 57(1): p. 205-223.

[14] Du, C., et al.(2021), Prediction of the interface shear strength between ultra-high-performance concrete and normal concrete using artificial neural networks. Materials. 14(19): p. 5707.

[15] He, S., et al.(2024), Shear Bond Performance of UHPC-to-NC Interfaces with Varying Sizes: Experimental and Numerical Evaluations. Buildings. 14(11): p. 3684.

[16] Eurocode 2: Design of concrete structures - Part 1-1 : General rules and rules for buildings. 2004, The European Union.

[17] Fib Model Code for Concrete Structures 2020, International Federation for Structural Concrete.

[18] C39M, A., Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens. 2021, PA, USA.

[19  C1856/C1856M-17, A., Standard Practice for Fabricating and Testing Specimens of Ultra-High Performance Concrete. 2017, PA, USA.

[20] Pham, D.T., et al.(2025), Experimental study on friction characteristics between stainless steel and saturated dense coral sand. Research on engineering structures materials.

[21] Bahij, S., et al.(2018), Numerical investigation of the shear behavior of reinforced ultra‐high‐performance concrete beams. Structural Concrete. 19(1): p. 305-317.

[22] Hafezolghorani, M., et al.(2017), Simplified damage plasticity model for concrete. Structural engineering international. 27(1): p. 68-78.

[23] Lee, J. and G.L. Fenves (1998), Plastic-damage model for cyclic loading of concrete structures. Journal of engineering mechanics. 124(8): p. 892-900.

[24] Lubliner, J., et al.(1989), A plastic-damage model for concrete. International Journal of solids. 25(3): p. 299-326.

[25]         Systèmes, D.(2016), Abaqus/CAE User’s Guide.