Đánh giá cường độ của bê tông theo các mẫu ở hiện trường theo tiêu chuẩn

CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG Ở HIỆN TRƯỜNG VÀ PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG PTHH

2.3. Đánh giá cường độ của bê tông theo các mẫu ở hiện trường theo tiêu chuẩn

2.3.1. Qui trình lấy mẫu và các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ mẫu hiện trường theo ACI 214.4R-03

Theo ACI 214.4R-03, Khi tiến hành xác định cường độ hiện trường của cấu kiện sàn bằng phương pháp khoan lấy mẫu, các mẫu khoan phải được lấy đều trên các mặt sàn để đảm bảo đánh giá đúng cường độ bê tông hiện trường.

Theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ, các mẫu cần được lấy sau khi bê tông đạt 14 ngày tuổi để đảm bảo mẫu không bị hư hỏng. Các mẫu khoan nên lấy không chứa cốt thép vì sự hiện diện của cốt thép trong mẫu khoan có thể làm thay đổi lớn cường độ chịu nén của bê tông.

Theo đánh giá của hướng dẫn ACI 214.4R-03, quá trình lấy mẫu, môi trường bảo dưỡng, kích thước mẫu, tỷ lệ giữa chiều cao và đường kính mẫu (l/d), phương lấy mẫu có ảnh hưởng lớn đến cường độ hiện trường của mẫu khoan. Các yếu tố ảnh hưởng này được hiệu chỉnh theo bảng 2.3 và bảng 2.4 nhằm đảm bảo giá trị cường độ hiện trường xác định được là phù hợp với cường độ thực của cấu kiện, kết cấu.

2.3.2. Đánh giá cường độ hiện trường

Theo hướng dẫn ACI 214.4R-03, việc đánh giá cường độ hiện trường của cấu kiện, kết cấu dựa theo cường độ hiện trường mẫu khoan được tiến hành theo các bước:

2.3.2.1. Đánh giá cường độ hiện trường mẫu khoan

+ Xác định cường độ bê tông hiện trường của mẫu khoan (fci) theo công thức:

fci = Fl/d . Fdia . Fmc . Fd . fcore (2.9) Trong đó:

- Fl/d là hệ số ảnh hưởng đến cường độ bê tông hiện trường của tỷ lệ chiều dài và đường kính của mẫu khoan.

- Fdia là hệ số ảnh hưởng đến cường độ bê tông hiện trường của đường kính của mẫu khoan.

- Fmc là hệ số ảnh hưởng đến cường độ bê tông hiện trường của độ ẩm (điều kiện dưỡng hộ) mẫu khoan.

- Fd là hệ số ảnh hưởng đến cường độ bê tông hiện trường của quá trình khoan.

Các giá trị Fl/d ; Fdia ; Fmc ; Fd được xác định theo bảng 2.3 và 2.4 - fcore là cường độ chịu nén của từng mẫu khoan

+ Xác định cường độ trung bình của tổ mẫu khoan ( fc) theo công thức:

fc= n 1 n

1

fci với n là số lượng mẫu khoan (2.10)

1-{0.130-αfcore}(2-l/d)2

Bê tông trong cấu kiện hoặc kết cấu công trình được coi là đạt yêu cầu về cường độ chịu nén khi đảm bảo đồng thời:

fc≥ 0,85.fc’ và fcimin ≥ 0,75.fc’ Trong đó:

- fc là cường độ trung bình của tổ mẫu khoan.

- fcimin làcường độ nhỏ nhất của các mẫu khoan trong tổ mẫu.

- fc’ là cường độ thiết kế (cường độ đặc trưng) theo ACI (độ bền bê tông theo tiêu chuẩn ACI được xác định theo theo mẫu hình trụ có kích thước 150x300mm).

Qui đổi mác bê tông (M) (kG/cm2) theo tiêu chuẩn Việt Nam sang cường độ đặc trưng (fc’) của tiêu chuẩn ACI như sau:

Cường độ trung bình f’cr (MPa):

f’cr = 25 , 1

* 1 ,

0 M

(2.11) - fc’ = f’cr -7 nếu fc’ < 21Mpa

- fc’ = f’cr -8,3 nếu 21MPa ≤ fc’ ≤ 35MPa - fc’ =

1 , 1

' 5 fcr

nếu fc’ > 35MPa

Bảng 2.3. Hệ số ảnh hưởng của tỷ lệ l/d theo ACI 214.4R-03

l/d ASTM C 42/C 42M BS 1881

2.00 1.00 1.00

1.75 0.98 0.97

1.50 0.96 0.92

1.25 0.93 0.87

1.00 0.87 0.80

Bảng 2.4. Các hệ số ảnh hưởng khi xác định cường độ hiện trường mẫu khoan theo ACI 214.4R-03

Hệ số điều chỉnh Giá trị Hệ số phương sai V, % Fl/d: hệ số điều chỉnh tỷ lệ l/d

Bảo dưỡng tiêu chuẩn theo qui định ASTM C 42 / C 42M.

2.5(2-l/d)2 Ngâm ướt 48 h trước khi thí nghiệm 1-{0.117-αfcore}(2-l/d)2 2.5(2-l/d)2

Hệ số điều chỉnh Giá trị Hệ số phương sai V, % Hong khô trong không khí tại thời

điểm thí nghiệm 1-{0.144-αfcore}(2-l/d)2 2.5(2-l/d)2 Fdia: hệ số điều chỉnh đường kính lõi khoan

50 mm (2 in.) 1.06 11.8

100 mm (4 in.) 1.00 0.0

150 mm (6 in.) 0.98 1.8

Fmc: hệ số điều chỉnh điều kiện ẩm của lõi vào thời điểm thí nghiệm Bảo dưỡng tiêu chuẩn theo qui định

ASTM C 42 / C 42M.

1.00 2.5

Ngâm ướt 48 h trước khi thí nghiệm 1.09 2.5

Hong khô trong không khí tại thời điểm thí nghiệm

0.96 2.5

Fd: hệ số điều chỉnh ảnh hưởng của bề mặt lõi khoan

1.06 2.5

Giá trị α bằng 3*(10 - 6) 1/psi cho fcore ( psi), hoặc 4,3*(10 - 4) 1/MPa cho fcore (MPa) 2.3.2.2. Xác định cường độ đặc trưng tương đương (f’c,eq ) dùng trong thiết kế của các cấu kiện, kết cấu đã khoan mẫu

Bên cạnh mục đích đánh giá điều kiện nghiệm thu của cấu kiện, kết cấu, các mẫu khoan còn được sử dụng để xác định cường độ đặc trưng tương đương để đánh giá độ bền của kết cấu, cấu kiện khoan mẫu, làm cơ sở cho việc tính toán gia cường (nếu có).

Theo ACI 214.4R-03, có hai cách dùng để xác định cường độ đặc trưng tương đương đó là xác định theo các yếu tố dung sai thông thường hoặc sử dụng phương pháp tiếp cận do Bartlett và MacGregor đề xuất.

* Việc tính toán cường độ đặc trưng tương đương (f’c,eq ) theo các yếu tố dung sai thông thường được tiến hành theo các bước sau:

+ Xác định độ lệch quân phương (sc), độ lệch mẫu chuẩn (sa):

sc = 

 



n

i

c ci

n f f

1

2

) 1 (

)

( (2.12)

sa = fc Vl/d2 Vdia2 Vmc2Vd2 (2.13) Trong đó: - n: số lượng mẫu khoan

- fci ; fc: cường độ hiện trường của mẫu khoan và cường độ trung bình

của tổ mẫu khoan.

- Giá trị các hệ số Vl/d; Vdia; Vmc; Vd xác định theo bảng 2.4 + Xác định dữ liệu cường độ tại chỗ (f0.10) theo công thức:

f0.10 = fc - K.sc (2.14)

Trong đó: - sc là độ lệch quân phương

- K: hệ số điều chỉnh mức độ tin cậy theo số lượng mẫu khoan. (xác định theo bảng 2.5)

+ Cường độ đặc trưng tương đương (f’c,eq ) được xác đinh theo công thức:

f’c,eq = fc - (K.sc)2 (Z.sa)2 (2.15)

Trong đó: Z là hệ số phụ thuộc theo mức độ tin cậy và xác định theo bảng 2.6 Bảng 2.5. Hệ số K - hệ số điều chỉnh mức độ tin cậy theo số lượng mẫu khoan

Số lượng mẫu khoan trong tổ mẫu

Mức độ tin cậy

75% 90% 95%

3 2.50 4.26 6.16

4 2.13 3.19 4.16

5 1.96 2.74 3.41

6 1.86 2.49 3.01

8 1.74 2.22 2.58

10 1.67 2.06 2.36

12 1.62 1.97 2.21

15 1.58 1.87 2.07

(Trích bảng 8.2 theo ACI 214.4R-03)

Bảng 2.6. Hệ số Z - hệ số điều chỉnh xác định theo mức độ tin cậy

Mức độ tin cậy (%) Z

75 0.67

90 1.28

95 1.64

* Bên cạnh đó, chúng ta có thể xác định cường độ đặc trưng tương đương theo phương pháp tiếp cận thay thế do Bartlett và MacGregor đề xuất. Theo đó, cường độ đặc trưng tương đương được xác định theo công thức:

f’c,eq = C (fc)CL (2.16)

Trong đó: - C là hệ số phụ thuộc vào mẫu (bê tông đổ tại chổ hay bê tông đúc sẵn, số lượng mẻ trộn bê tông khi thi công các cấu kiện lấy mẫu) (xác định theo bảng 2.7 )

Bảng 2.7. Hệ số C

Kết cấu hình thành do: Một cấu kiện Nhiều cấu kiện

Một mẻ trộn 0,91 0,89

Nhiều mẻ trộn

Bê tông đổ tại chổ 0,85 0,83

Bê tông đúc sẵn 0,88 0,87

- ( fc)CL là cường độ trung bình tính theo mức độ tin cậy CL và được xác định theo công thức:

( fc )CL = fc - 2

2

) . ) ( (

a

c Zs

n

Ts  (2.17)

- n là số lượng mẫu khoan trong tổ mẫu.

- Z là hệ số phụ thuộc theo mức độ tin cậy và xác định theo bảng 2.6

- T là hệ số lấy theo mức độ tin cậy phụ thuộc vào số lượng mẫu khoan trong tổ mẫu và xác định theo bảng 2.8

Bảng 2.8. Hệ số T - hệ số điều chỉnh mức độ tin cậy theo số lượng mẫu khoan n Mức độ tin cậy (confidence level)

75% 90% 95%

3 0,82 1,89 2,92

4 0,76 1,64 2,35

5 0,74 1,53 2,13

6 0,73 1,48 2,02

8 0,71 1,41 1,90

10 0,70 1,38 1,83

12 0,70 1,36 1,80

15 0,69 1,34 1,76

(n: số lượng mẫu khoan)