CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG Ở HIỆN TRƯỜNG VÀ PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG PTHH
2.1. Các phương pháp xác định cường độ bê tông ở hiện trường
- Làm cơ sở đánh giá sự phù hợp hoặc nghiệm thu đối với kết cấu hoặc bộ phận kết cấu của các công trình mới xây dựng so với thiết kế ban đầu hoặc so với tiêu chuẩn hiện hành (trong trường hợp không thực hiện được việc kiểm tra chất lượng bê tông trên mẫu đúc hoặc có nghi ngờ về chất lượng trong quá trình thi công);
- Đưa ra chỉ số về cường độ thực tế của cấu kiện, kết cấu, làm cơ sở đánh giá mức độ an toàn của công trình dưới tác động của tải trọng hiện tại hoặc để thiết kế cải tạo, sửa chữa đối với công trình đang sử dụng, đề xuất biện pháp gia cường.
Tuỳ thuộc vào mục tiêu cần đánh giá, có thể tiến hành thí nghiệm trên toàn bộ kết cấu, cấu kiện của công trình hoặc chỉ trên một số bộ phận kết cấu công trình cần thiết; thí nghiệm ở bề mặt kết cấu, cấu kiện hay ở vùng sâu hơn bằng các phương pháp thích hợp.
2.1.2. Các phương pháp xác định cường độ bê tông ở hiện trường
Trong quá trình lấy hỗn hợp, đúc mẫu bê tông trong khuôn, bảo dưỡng và tiến hành thí nghiệm, chúng ta chỉ mới xác định được cường độ bê tông trên mẫu đúc, qua đó mới xác định được chất lượng của hỗn hợp bê tông dùng thi công.
Cường độ bê tông thực tế trên các cấu kiện, kết cấu chịu ảnh hưởng lớn của quá trình thi công, bảo dưỡng. Nhằm đánh giá chính xác được cường độ hiện trường của các cấu kiện, kết cấu khi đưa vào sử dụng hoặc để tiến hành sửa chữa, khắc phục sự cố, ta sử dụng các phương pháp xác định cường độ bê tông hiện trường bao gồm các phương pháp phá hủy và phương pháp không phá hủy.
Nhằm nâng cao độ chính xác của việc xác định cường độ bê tông hiện trường cần tiến hành kết hợp các phương pháp thí nghiệm khác nhau. Đồng thời phải thực hiện đúng các chỉ dẫn khi thực hiện các phép thử cụ thể và tăng số lượng mẫu thử hoặc phép thử.
+ Phương pháp khoan lấy mẫu:
Đây là phương pháp được áp dụng cho độ chính xác cao hơn các phương pháp khác. Việc tiến hành khoan lấy mẫu từ kết cấu hoặc cấu kiện, gia công mẫu và thí nghiệm theo các quy định nêu trong TCVN 3105:1993, TCVN 3118:1993 (trừ phân tích kết quả) và các hướng dẫn liên quan được nêu trong tiêu chuẩn này. Phương pháp
này khi quy về mẫu lập phương chuẩn có sai số ± n
12 % với n là số lượng mẫu khoan.
Khi sử dụng phương pháp khoan lấy mẫu phải tìm hiểu cụ thể về loại, kích thước hạt cốt liệu lớn nhất đã sử dụng và chiều dày kết cấu để lựa chọn đường kính và chiều cao mẫu khoan phù hợp. Theo TCVN 3105:1993, đường kính ống khoan cần lớn hơn hoặc bằng 3 lần kích thước hạt cốt liệu lớn đã được sử dụng để chế tạo bê tông kết cấu, cấu kiện. Trong trường hợp không khoan được mẫu đường kính lớn, có thể sử dụng ống khoan có đường kính tối thiểu bằng 2 lần kích thước hạt lớn nhất của cốt liệu lớn. Chiều cao của viên khoan được lấy trong phạm vi 1 ÷ 2 lần đường kính.
Khi tiến hành khoan, mẫu khoan phải ở tuổi sau 7 ngày, tiến hành nén mẫu ở tuổi 28 ngày hoặc sau 28 ngày. Khi khoan phải có giải pháp tránh để cắt đứt thép chịu lực chính. Trường hợp cắt đứt thép chịu lực chính phải có phương án xử lý để đảm bảo tính liên tục của thép chịu lực.
Phương pháp khoan lấy mẫu được tiến hành với số lượng mẫu khoan cho mỗi cấu kiện phải đảm bảo không ít hơn 01 tổ mẫu. Thông thường mỗi tổ mẫu bao gồm 03 viên hoặc nhiều hơn.
Để lựa chọn vị trí và vùng kiểm tra trên kết cấu, thực hiện theo các bước sau đây:
- Các vị trí mà kết quả thí nghiệm bằng phương pháp siêu âm kết hợp súng bật nẩy không đạt, hoặc các vị trí để hiệu chỉnh kết quả siêu âm kết hợp súng bật nẩy, hoặc các vị trí bất kỳ do tư vấn giám sát chỉ định.
- Sử dụng thiết bị dò cốt thép theo TCXD 240:2000 kết hợp xem xét các bản vẽ thiết kế, hoàn công để chọn các vùng, vị trí phù hợp cho phương pháp khoan lấy mẫu hoặc siêu âm.
- Phân bố các vị trí, vùng thử để chất lượng bê tông xác định được mang tính đại diện và đặc trưng cho cấu kiện mà không làm thay đổi tính chất làm việc của kết cấu, cấu kiện.
+ Phương pháp sử dụng súng bật nảy:
Phạm vi áp dụng, thiết bị, quy trình thử, cách tính toán kết quả của phương pháp này áp dụng theo các quy định nêu trong tiêu chuẩn TCXDVN 162:2004 và các hướng dẫn liên quan được nêu trong tiêu chuẩn này. Phương pháp này khi quy về mẫu lập phương chuẩn có sai số ± 25% .
Phương pháp súng bật nảy phù hợp khi thử nghiệm trên bê tông có tuổi từ 7 ngày đến 3 tháng, tốt nhất là thí nghiệm trong phạm vi tuổi bê tông từ 14 ngày đến 56 ngày.
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:
- 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 công 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 lô.
- Nếu lô chỉ có 3 cấu kiện thì kiểm tra toàn bộ.
- Nếu lô 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 lô nhưng không ít hơn 3 sản phẩm.
Đánh giá cường độ bê tông của các cấu kiện kết cấu: Việc đánh giá cường độ bê tông được thực hiện bằng cách so sánh cường độ trung bình của cấu kiện, kết cấu (Rk) hoặc của lô cấu kiện, kết cấu (Rl), nhận được khi thí nghiệm (bảng 1) so với cường độ trung bình yêu cầu của bê tông (Ryc). Cường độ trung bình yêu cầu của bê tông được xác định theo hệ số biến động của cường độ bê tông V và số vùng kiểm tra P trên cấu kiện, kết cấu riêng lẻ, hay số vùng kiểm tra N với lô cấu kiện, kết cấu.
+ Phương pháp đo vận tốc xung siêu âm:
Phạm vi áp dụng, thiết bị, quy trình thử, cách tính toán kết quả của phương pháp này áp dụng theo các quy định nêu trong tiêu chuẩn TCXD 225:1998 và các hướng dẫn liên quan được nêu trong tiêu chuẩn này. Phương pháp này khi quy về mẫu lập phương chuẩn có sai số ± 20%.
Đây là phương pháp thí nghiệm mà tuổi bê tông ít ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm. Bên cạnh đó, mật độ cốt thép các cấu kiện, kết cấu có ảnh hưởng đến độ chính xác của phương pháp siêu âm.
Ống đo siêu âm để thả đầu đo được làm bằng thép hoặc nhựa có đường kính phù hợp với kích thước của đầu đo, ống được chôn sẵn trong bê tông. Đường kính trong của mỗi ống thí nghiệm được chọn nằm trong phạm vi từ 50 mm đến 60 mm, chiều dày của thành ống chọn từ 2mm đến 6mm và phải tính toán đảm bảo khả năng chịu áp lực(cả áp lực thẳng đứng và áp lực ngang). Đầu dưới của ống được bịt kín, đầu trên có nắp đậy.
Số lượng các ống đo được qui định tuỳ thuộc vào kích thước cấu kiện móng cần thí nghiệm . Đối với mọi cấu kiện móng khoảng cách giữa tâm hai ống kế tiếp nhau để
thả đầu đo nên bố trí trong khoảng từ 0.3 m đến 1.5 m.
Đầu phát có khả năng biến đổi những dao động điện thành các dao động cơ học với tần số cao. Đầu thu có chức năng biến đổi những dao động cơ học do đầu phát phát ra thành những tín hiệu điện. Cả đầu phát và đầu thu thường có yêu cầu như nhau về kích thước (đường kính của đầu đo từ 25 mm đến 30 mm),về khả năng chống thấm và tần số dao động.Thông thường tần số xung của đầu đo nằm trong phạm vi từ 20 kHz đến 100 kHz.
+ Phương pháp sử dụng kết hợp máy đo siêu âm và súng bật nảy:
Phạm vi áp dụng, thiết bị, quy trình thử, cách tính toán kết quả của phương pháp này áp dụng theo các quy định nêu trong tiêu chuẩn TCXD 171:1989 và các hướng dẫn liên quan được nêu trong tiêu chuẩn này.
Nếu trên bề mặt bê tông có lớp vữa trát hoặc lớp trang trí thì trước khi đo phải được đập bỏ và mài phẳng vùng sẽ kiểm tra.
Vùng kiểm tra trên bề mặt bê tông phải có diện tích không nhỏ hơn 400cm2.
Trong mỗi vùng, tiến hành đo ít nhất 4 điểm siêu âm và 10 điểm bằng súng, theo thứ tự do siêu âm trước, đo bằng súng sau. Nên tránh đo theo phương đổ bê tông.
Công tác chuẩn bị và tiến hành đo siêu âm phải tuân theo tiêu chuẩn TCXD 84 : 14. Vận tốc siêu âm của một vùng (Vtbi ) là giá tị trung bình của vận tốc siêu âm tại các điểm đo trong vùng đó (Vi). Thời gian truyền của xung siêu âm tại một điểm đo trong vùng so với giá trị trung bình không được vượt quá ± 5%. Những điểm đó không thoả mãn điều kiện này phải loại bỏ trước khi tính vận tốc siêu âm trung bình của vùng thử.
Công tác chuẩn bị và tiến hành đo bằng súng thử bê tông loại bật nẩy phải tuân theo tiêu chuẩn TCXD 03 : 1985.