Một số phương pháp khảo sát cho kết cấu bê tông cốt thép

CHƯƠNG 3 KHẢO SÁT THU THẬP VÀ ĐÁNH GIÁ SỐ LIỆU

3.1 Khảo sát số liệu đầu vào của dầm bê tông cốt thép bị ăn mòn

3.1.2.1 Một số phương pháp khảo sát cho kết cấu bê tông cốt thép

58 Có 02 (hai) phương pháp khảo sát đánh giá cường độ bê tông cốt thép trên kết cấu công trình hình 3.4.

Hình 3.4 Sơ đồ các phương pháp khảo sát cường độ bê tông cho kết cấu bê tông cốt

thép hiện trường.

- Phương pháp phá hủy kết cấu: chính là phương pháp khoan lấy mẫu trực

tiếp trên kết cấu cơng trình.

- Phương pháp không phá hủy kết cấu: Phương pháp sử dụng súng bậc nảy,

đo vận tốc siêu âm và sử dụng kết hợp máy đo siêu âm và súng bật nảy.

Căn cứ TCXDVN 239 : 2006 Bê tông nặng - Chỉ dẫn đánh giá cường độ bê tông trên kết cấu công trình (Heavyweight concrete - Guide to assessment of concrete strength in existing structures) hướng dẫn sử dụng các phương pháp thí nghiệm để xác định và đánh giá cường độ bê tơng trên kết cấu cơng trình [68], nêu rõ như sau:

a. Phương pháp khoan lấy mẫu

Tiến hành khoan lấy mẫu từ kết cấu hoặc cấu kiện, gia cơng mẫu và thí nghiệm theo các quy định nêu trong TCVN 3105:1993 [69], TCVN 3118:1993 [70] (trừ phân tích kết quả) và các hướng dẫn liên quan được nêu trong tiêu chuẩn.

 Chỉ dẫn kỹ thuật công tác khoan lấy mẫu theo TCVN 3105 : 1993 Hỗn hợp bê tông nặng và bê tông nặng - Lấy mẫu, chế tạo và bảo dưỡng mẫu thử (Heavyweight concrete compound and heavyweight concrete - Samling, making and curing of test specimens) [69] như sau:

Các phương pháp khảo sát đánh giá cường độ

bê tông cốt thép

Phương pháp

phá hủy không phá hủy Phương pháp

- Khoan lấy mẫu - Súng bậc nảy

- Siêu âm - Kết hợp

59

- Việc khoan, cắt các mẫu bê tơng chỉ được tiến hành tại các vị trí trên kết cấu sao cho sau khi lấy mẫu kết cấu không bị giảm khả năng chịu lực.

- Khoan, cắt mẫu được tiến hành ở các vị trí khơng có cốt thép trong kết cấu. Trong trường hợp khơng tìm được các vị trí như trên thì chỉ được dùng để thử nén các viên mẫu có cốt thép nằm vng góc với hướng đặt lực nén, thử uốn các viên mẫu có cốt thép nằm song song với hướng đặt lực uốn. Không dùng các viên mẫu có cốt thép để thử.

- Khoan, cắt mẫu thử độ mài mịn của bê tơng được tiến hành từ các vị trí mà kết cấu phải chịu mài mòn khi sử dụng.

- Các mẫu khoan, cắt từ kết cấu nếu có lẫn cốt thép thì vị trí, đường kính và các đặc điểm khác của cốt thép phải được ghi đầy đủ trong hồ sơ khoan mẫu và biên bản thử.

- Kích thước các viên mẫu khoan, cắt tuỳ theo cỡ hạt lớn nhất của cốt liệu bê tông và chỉ tiêu cần thử.

- Mẫu khoan, cắt cũng được làm theo từng tổ, tổ mẫu để thử mỗi chỉ tiêu là 3 viên. Trong trường hợp khơng khoan, cắt đủ số viên thì được phép lấy 2 viên làm một tổ mẫu thử cho các chỉ tiêu ngoại trừ chỉ tiêu thấm.

- Số tổ mẫu cần khoan để kiểm tra các lô sản phẩm đúc sẵn hoặc các khối đổ tại chỗ được lấy theo quy định nghiệm thu cho các lô sản phẩm hay các khối đổ đó.

- Hồ sơ mẫu thử cần ghi đầy đủ các thông tin của mẫu thử.

 Hướng dẫn kỹ thuật TCVN 3118:1993 Bê tông nặng – Phương pháp xác định cường độ nén (Heavyweight concrete - Method for determinatien of compressive strength) chỉ dẫn pháp xác định cường độ chịu nén của bê tông nặng [70] như sau:

- Chuẩn bị mẫu thử nén theo nhóm mẫu. Mẫu nhóm mẫu gồm 3 viên. Khi sử dụng bê tơng khoan cắt từ kết cấu, nếu khơng có đủ 3 viên thì được phép lấy 2 viên làm một nhóm mẫu thử.

- Viên chuẩn để xác định cường độ nén cửa bê tông là viên mẫu lập phương kích thước 150 x 150 x 150mm. Các viên mẫu lập phương kích thước khác viên chuẩn

60 và các viên mẫu trụ sau khi thử nén phải được tính đổi kết quả thử về cường độ viên chuẩn.

- Tính kết quả

 Cường độ nén từng viên mẫu bê tơng (R) được tính bằng daN/cm2 (KG/cm2) theo công thức:

R P F

  (3.1)  Trong đó:

P - Tải trọng phá hoại, tính bằng daN.

F - Diện tích chịu lực nén của viên mẫu, tính bằng cm2.

α - Hệ số tính đổi kết quả thử nén các viên mẫu bê tơng kích thước khác viên chuẩn về cường độ của viên mẫu chuẩn kích thước 150 x 150 x 150mm.

 Cường độ chịu nén của bê tông được xác định từ các giá trị cường độ nén của các viên trong tổ mẫu bê tông như sau:

 So sánh các giá trị cường độ nén lớn nhất và nhỏ nhất với cường độ nén của viên mẫu trung bình.

 Nếu cả hai giá trị đo đều không lệch quá 15% so với cường độ nén của viên mẫu trung bình thì cường độ nén của bê tơng được tính bằng trung bình số học của ba kết quả thử trên ba viên mẫu. Nếu một trong hai giá trị đó lệch quá 15% so với cường độ nén của viên mẫu trung bình thì bỏ cả hai kết quả lớn nhất và nhỏ nhất. Khi đó cường độ nén của bê tông là cường độ nén của một viên mẫu còn lại.

 Trong trường hợp tổ mẫu bê tơng chi có hai viên thì cường độ nén của bê tơng được tính băng trung bình số học kết quả thử của hai viên mẫu đó.

b. Phương pháp sử dụng súng bật nảy

 Phạm vi áp dụng, thiết bị, quy trình thử, cách tính tốn kết quả của phương pháp này áp dụng theo các quy định nêu trong tiêu chuẩn TCVN 9334:2012 - Bê tông nặng – Phương pháp xác định cường độ nén bằng súng bậc nẩy (Heavy weight concrete – Method for determination of compressive strength by rebound hammer); và các hướng dẫn liên quan được nêu trong tiêu chuẩn [71].

61

Phạm vi áp dụng: Tiêu chuẩn này dùng để xác định độ đồng nhất và cường độ

nén của bê tông nặng trong kết cấu bằng súng bật nẩy.

Thiết bị, quy trình thử, cách tính tốn kết quả: Súng bật nẩy là phương pháp

thí nghiệm gián tiếp: cường độ nén của bê tông được xác định thông qua việc xác định độ cứng (trị bật nẩy) của lớp bê tông bề mặt của kết cấu.

 Các yêu cầu súng bật nẩy và quy định khi thí nghiệm

- Các súng bật nẩy thường được sử dụng hiện nay để thí nghiệm là súng SCHMIDT loại N và các loại có cấu tạo và tính năng tương tự.

- Các súng bật nẩy được dùng để thí nghiệm xác định cường độ bê tông phải được kiểm định 6 tháng một lần hoặc cộng dồn sau 1000 lần bắn.

- Sau mỗi lần hiệu chỉnh hoặc thay chi tiết của súng bật nẩy phải kiểm định lại. - Việc kiểm định súng bật nẩy được tiến hành trên đe thép chuẩn hình trụ có khối lượng khơng nhỏ hơn 10 kg.

- Độ cứng của đe thép không nhỏ hơn HB 500. Chỉ số bật nẩy khi kiểm tra trên đe chuẩn tương ứng với từng loại súng.

- Khi kiểm định súng bật nẩy trên đe chuẩn, độ chênh lệch của từng kết quả thí nghiệm riêng biệt so với giá trị trung bình của 10 phép thử, khơng được vượt quá 5%. Nếu quá 5% thì cần phải hiệu chỉnh lại súng bật nẩy.

- Giá trị trung bình n’ của 10 lần bắn trên đe thép chuẩn khi kiểm tra súng để thí nghiệm trên kết cấu khơng chênh lệch q 2,5%, so với giá trị trung bình n của 10 lần bắn trên đe thép chuẩn khi xây dựng đường chuẩn. Nếu chênh lệch trong khoảng 2,6 đến 5% thì kết quả thí nghiệm phải hiệu chỉnh bằng hệ số Kn

n ' n K n  (3.2)  Trong đó:

n là giá trị bật nẩy trên đe thép chuẩn (khi kiểm tra súng, để thí nghiệm mẫu xây dựng đường chuẩn);

n’ là giá trị bật nẩy trên đe thép chuẩn (khi kiểm tra súng, để thí nghiệm trên kết cấu).

62 - Sau mỗi lần thí nghiệm, súng bật nẩy cần được lau sạch bụi bẩn, cất giữ trong hộp, để ở nơi khô giáo.

- Việc bảo dưỡng và kiểm định do cơ quan chun mơn có thẩm quyền thực hiện. - Thí nghiệm xác định cường độ trên các kết cấu có chiều dày theo phương thí nghiệm khơng nhỏ hơn 100 mm.

- Khi tiến hành thí nghiệm, các điểm thí nghiệm cách mép kết cấu ít nhất 50 mm. Đối với mẫu thí nghiệm, các điểm thí nghiệm cách mép mẫu ít nhất 30 mm. Khoảng cách giữa các điểm thí nghiệm trên kết cấu hoặc trên mẫu khơng nhỏ hơn 30 mm.

- Độ ẩm của vùng bê tơng thí nghiệm trên kết cấu khơng chênh lệch quá 30% so với độ ẩm của mẫu bê tông khi xây dựng biểu đồ quan hệ R - n. Nếu vượt quá giới hạn, có thể sử dụng hệ số ảnh hưởng của độ ẩm khi đánh giá cường độ bê tông.

- Tuổi bê tông của kết cấu ở thời điểm kiểm tra phải được ghi rõ trong báo cáo thí nghiệm. Loại phụ gia và liều lượng sử dụng trong bê tông cũng phải ghi trong báo cáo thí nghiệm.

- Bề mặt bê tơng của vùng thí nghiệm phải được đánh nhẵn và sạch bụi, diện tích mỗi vùng thí nghiệm trên kết cấu khơng nhỏ hơn 400 cm2.

- Khi thí nghiệm, trục của súng phải nằm theo phương ngang (góc  = 00) và ln đảm bảo vng góc với bề mặt của bê tơng.

 Nếu trục của súng tạo với phương ngang một góc  thì trị số bật nẩy đo được trên súng phải hiệu chỉnh theo công thức:

n n  n (3.3)

 Trong đó:

n là trị số bật nẩy của điểm kiểm tra; n là trị số bật nẩy đọc được trên súng; n là trị số hiệu chỉnh theo góc ;

 Kiểm tra, đánh giá cường độ và độ đồng nhất của bê tông ở hiện trường

- Công tác kiểm tra, đánh giá cường độ và độ đồng nhất của bê tông bằng các loại súng bật nẩy cần tiến hành theo 5 bước:

63  Xem xét bề mặt của sản phẩm hoặc kết cấu, phát hiện các khuyết tật (vết nứt, rỗ, ...) nhận xét sơ bộ chất lượng bê tông;

 Thu thập các thông số kỹ thuật của sản phẩm hoặc kết cấu mác thiết kế, thành phần bê tông, ngày chế tạo, công nghệ thi công, chế độ bảo dưỡng bê tông và sơ đồ chịu lực của kết cấu cơng trình;

 Lập phương án thí nghiệm;

 Chuẩn bị, tiến hành thí nghiệm và lập bảng ghi kết quả thí nghiệm;  Xác định cường độ và độ đồng nhất bằng các số liệu của thí nghiệm. - Có thể kiểm tra toàn bộ sản phẩm hoặc kiểm tra chọn lọc theo lơ.

 Nếu lơ chỉ có 3 cấu kiện thì kiểm tra tồn bộ.

 Nếu lơ có trên 3 cấu kiện thì có thể kiểm tra chọn lọc hoặc toàn bộ sản phẩm. Khi kiểm tra chọn lọc phải kiểm tra ít nhất 10% số lượng sản phẩm trong lơ nhưng khơng ít hơn 3 sản phẩm.

- Căn cứ sơ đồ chịu lực của cấu kiện để chọn các vùng thí nghiệm nhưng nhất thiết phải thí nghiệm ở những vị trí xung yếu của cấu kiện.

 Khi kiểm tra lơ cấu kiện (kiểm tra chọn lọc hoặc tồn bộ) thì mỗi cấu kiện được thí nghiệm ít nhất ở 6 vùng.

 Khi kiểm tra từng cấu kiện riêng biệt, cần thí nghiệm ít nhất 12 vùng và phải thoả mãn điều kiện sau:

 Đối với cấu kiện mỏng và khối (tấm, panen, blốc, móng, …) cần thí nghiệm khơng ít hơn 1 vùng trên 1m2 bề mặt của cấu kiện được kiểm tra.

 Đối với cấu kiện, kết cấu thanh (dầm, cột, …) cần thí nghiệm khơng ít hơn 1 vùng trên 1 m dài của cấu kiện được kiểm tra.

- Báo cáo kết quả thí nghiệm xác định cường độ bê tông của cấu kiện, kết cấu gồm các nội dung sau: đối tượng thí nghiệm, ngày thí nghiệm, tên kết cấu/cấu kiện, mác thiết kế, phương pháp thí nghiệm, thiết bị thí nghiệm, các thơng số kỹ thuật, tiêu chuẩn áp dụng, sơ đồ vị trí thí nghiệm, bảng ghi kết quả thí nghiệm.

64

 Phạm vi áp dụng, thiết bị, quy trình thử, cách tính tốn kết quả của phương pháp này áp dụng theo các quy định nêu trong tiêu chuẩn TCVN 9357:2012 - Bê tông nặng – Phương pháp thử không phá hủy – Đánh giá chất lượng bê tông bằng vận tốc xung siêu âm (Normal concrete - Nondestructive methods - Assessment of concrete quality using ultrasonic pulse velocity) [72] và các hướng dẫn liên quan được nêu trong tiêu chuẩn này.

Phạm vi áp dụng:

- Tiêu chuẩn này hướng dẫn phương pháp xác định vận tốc xung siêu âm để đánh giá các tính chất của bê tơng, bê tơng cốt thép và bê tông cốt thép ứng suất trước.

- Tiêu chuẩn này được áp dụng trong các trường hợp sau:

- Xác định độ đồng nhất bê tông trong một cấu kiện hoặc giữa nhiều cấu kiện; - Xác định sự hiện diện và dự đoán sự phát triển của vết nứt, xác định các lỗ rỗng và các khuyết tật khác;

- Xác định sự thay đổi đặc tính của bê tơng theo thời gian;

- Kiểm tra chất lượng bê tông dựa trên mối quan hệ giữa vận tốc xung siêu âm và cường độ;

- Xác định môđun đàn hỗi tĩnh và hệ số Poisson động của bê tông.

- Để đảm bảo độ tin cậy của phương pháp, cần thiết lập trước mối quan hệ giữa vận tốc xung siêu âm với đặc tính của loại bê tơng cần đánh giá dựa trên các mẫu đúc sẵn hoặc trong q trình thi cơng.

- Tiêu chuẩn này áp dụng cho bê tơng có cường độ khơng lớn hơn 60 MPa.

Thiết bị, quy trình thử, cách tính tốn kết quả:

 Các thiết bị cần có những đặc tính sau:

- Có khả năng đo thời gian truyền qua các độ dài trong phạm vi từ 100 mm đến 3000 mm với độ chính xác là ± 1%.

- Xung kích thích có độ dốc không lớn hơn 1/4 chu kỳ dao động của đầu phát. Điều này nhằm tạo được xung có mặt trước rõ nét.

65 - Khoảng ngắt giữa các xung phải đủ lớn để đảm bảo rằng với các mẫu bê tơng kiểm tra có kích thước nhỏ thì mặt trước của tín hiệu xung nhận được khơng bị ảnh hưởng do sự dội lại của các xung đã được tạo ra trong chu kỳ phát trước đó.

- Quá phạm vi giới hạn về nhiệt độ, độ ẩm của môi trường xung quanh và điện áp của nguồn điện mà người chế tạo máy yêu cầu, thiết bị vẫn giữ được các đặc tính của mình.

 Áp đầu dị lên mặt bê tơng

- Để đảm bảo các xung siêu âm từ đầu phát xuyên qua bê tông rồi phát hiện được ở đầu thu, phải có sự nối âm tốt giữa bê tơng và bề mặt các đầu dò. Cần phải đọc số liệu nhiều lần cho đến khi thu được giá trị thời gian truyền nhỏ nhất

- Cần đặt đầu dò lên bề mặt bê tơng phía tiếp giáp với ván khn hoặc thành khuôn đúc. Khi phải đo trên bề mặt được tạo hình bằng cách khác (như trát tay) cần đo trên một tuyến dài hơn so với tuyến đo bình thường. Với bề mặt khơng được tạo hình bằng khn thì dùng chiều dài đường truyền tối thiểu là 150 mm khi truyền trực tiếp và tối thiểu là 400 mm khi truyền gián tiếp. Khi bề mặt bê tơng q xù xì và gồ ghề thì phải làm cho phẳng và mài nhẵn vùng sẽ áp đầu dị. Có thể dùng một số loại chất tạo phẳng như nhựa epoxy đóng rắn nhanh hoặc vữa trát, song phải đảm bảo sự bám dính tốt giữa chúng với bề mặt bê tơng để xung được truyền hoàn toàn vào bê tông kiểm tra.

- Để tránh những ảnh hưởng rắc rối đến vấn đề tiếp âm tốt giữa đầu dị và bề mặt khơng đủ phẳng, cho phép dùng một lớp đệm mỏng và dùng loại đầu dò đặc biệt có thể phát và nhận xung qua mũi nhọn có đường kính 6 mm. Khi dùng loại đầu