Công nghệ sử dụng tia nước áp lực cao đã được ứng dụng rộng rãi trong ngành Xây dựng. Tuy nhiên, việc hiểu rõ các tương tác phức tạp giữa tia nước tốc độ cao và bề mặt bê tông vẫn là một thách thức lớn do tính chất động học của quá trình này. Bài báo sử dụng phương pháp mô phỏng số với kỹ thuật Eulerian-Lagrangian kết hợp để phân tích ứng xử của tấm bê tông dưới tác động của tia nước tốc độ cao, tập trung vào phân bố áp suất tại vùng va chạm và đặc tính biến dạng của bê tông dưới các vận tốc tia nước từ 100 m/s - 1000 m/s.
Kết quả chỉ ra rằng áp suất lớn nhất tại vùng va chạm dao động từ 0,13 GPa đến 1,6 GPa, tập trung tại tâm và giảm dần ra xung quanh. So sánh giữa mô phỏng số và công thức thực nghiệm cho thấy sự tương đồng cao. Các kết quả nghiên cứu cung cấp dữ liệu quan trọng cho ứng dụng thực tế trong sửa chữa, phục hồi, và thiết kế các kết cấu bê tông chịu tác động của tia nước tốc độ cao.
Bê tông được coi là loại vật liệu xây dựng quan trọng, được sử dụng rộng rãi trong xây dựng cơ sở hạ tầng, giao thông và các ứng dụng công nghiệp khác [1]. Theo thời gian, việc bảo trì và cải tạo các kết cấu bê tông trở nên cần thiết do các vấn đề như hư hỏng bề mặt, nứt hoặc xuống cấp của vật liệu. Các phương pháp cơ học truyền thống thường được sử dụng nhưng dẫn đến những bất cập như tiếng ồn quá mức, rung động, hiệu ứng nhiệt và hư hỏng thứ cấp cho các kết cấu. Những hạn chế này đã thúc đẩy sự phát triển của các công nghệ thay thế, chẳng hạn như tia nước tốc độ cao, để xử lý bề mặt bê tông [2, 3].
Công nghệ tia nước tốc độ cao (áp lực cao) sử dụng nước có áp suất để đạt được sự phân rã vật liệu thông qua các cơ chế như tác động trực tiếp, tạo áp suất vết nứt và tạo lỗ rỗng [4-6]. Phương pháp này có một số ưu điểm: không bụi, không tạo ra nhiệt đáng kể và giảm thiểu nguy cơ xuất hiện các vết nứt nhỏ trong kết cấu. Hơn nữa, công nghệ tia nước có thể loại bỏ một cách có chọn lọc các lớp bị hư hỏng trong khi vẫn bảo quản được vật liệu gia cố, khiến nó trở thành lựa chọn ưu tiên cho các ứng dụng chính xác trong xây dựng và sửa chữa.
Một số nghiên cứu đã khám phá ứng dụng của tia nước tốc độ cao trong xử lý bề mặt bê tông. Sitek và cộng sự (2013) [7] phát hiện ra rằng áp suất nước tăng và tốc độ di chuyển của vòi phun giảm làm tăng đáng kể hiệu quả loại bỏ vật liệu cũ trên bề mặt kết cấu. Liu và cộng sự (2017) [8] đã tiến hành mô phỏng số để làm sáng tỏ sự phân bố ứng suất và cơ chế hư hỏng trong bê tông dưới tia nước áp suất cao. Những phát hiện này làm nổi bật tiềm năng của các phương pháp số để bổ sung cho các nghiên cứu thực nghiệm bằng cách cung cấp thông tin chi tiết về sự tương tác giữa tia nước và bê tông.
Nghiên cứu thực nghiệm khác của Liu (2021) [9] đã đánh giá ảnh hưởng của kết cấu bê tông có vết nứt trước dưới tác động của tia nước áp lực cao, thông qua máy ghi hình tốc độ cao. Ngoài ra, Bodnárová và cộng sự (2011) [10] đã nhấn mạnh những lợi thế của tia nước tốc độ cao, bao gồm cường độ lao động giảm và giảm ô nhiễm môi trường so với các phương pháp cơ học truyền thống. Mặc dù đã đạt được nhiều kết quả khả quan, vẫn còn nhiều khoảng trống trong việc phân tích ảnh hưởng của kết cấu bê tông dưới tia nước áp lực cao.
Nghiên cứu này tích hợp các nguyên lý của cơ học chất lỏng và cơ học phá hủy, một mô hình mô phỏng ba chiều được phát triển để điều tra số chi tiết về hành vi của các tấm bê tông chịu tác động của tia nước tốc độ cao. Những phát hiện này dự kiến sẽ góp phần tối ưu hóa việc ứng dụng công nghệ tia nước tốc độ cao trong các hoạt động xây dựng.
Buildata xin giới thiệu Bài nghiên cứu TẠI ĐÂY:
Buildata
