BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TÂY ĐÔ KHOA CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QUY ĐỀ TÀI THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU XÂY DỰNG GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN PHẠM NHẬT THUẬT SINH VIÊN THỰC[.]
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TÂY ĐÔ KHOA CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT
BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ
HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QUY
ĐỀ TÀI: THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU XÂY DỰNG
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN : PHẠM NHẬT THUẬT
CẦN THƠ KHOÁ 2011 – 2013
Trang 2CHUYÊN ĐỀ THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU XÂY DỰNG
Bài báo cáo trình bày các tham luận sau:
1 Trình bày qui trình nén thử mẫu bêtông theo TCVN
2 Trình bày qui trình xác định cường độ bêtông tại hiện trường
3 Phương pháp siêu âm kết hợp súng bật nẩy Nói rõ cách xử lí kết quả thí nghiệm
Căn cứ viết báo cáo:
- TCVN 3118: 1993 Phương pháp xác định cường độ chụi nén của bêtông
Trang 3MỤC LỤC
PHẦN I: QUI TRÌNH NÉN THỬ MẪU BÊ TÔNG 2
I Thiết bị thử: 2
PHẦN II: QUI TRÌNH XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG TẠI HIỆN TRƯỜNG 5
I Xác định khối lượng, vị trí và vùng kiểm tra 5
II Xây dựng đường chuẩn để xác định cường độ bê tông hiện trường bằng phương pháp không phá huỷ 6
III Tính toán xác định cường độ bê tông hiện trường (R ht ) 6
PHẦN III: PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM KẾT HỢP SÚNG BẬT NẢY 10
I Quy định chung 10
II Thiết bị và phương pháp đo 11
III Xác định cường độ bê tông của cấu kiện và kết cấu xây dựng 13
IV Thí dụ về cách xác định cường độ nén của bê tông 17
Trang 4PHẦN I: QUI TRÌNH NÉN THỬ MẪU BÊ TÔNG
I Thiết bị thử:
- Máy nén
- Thước lá kim loại
- Đệm truyền tải (Sử dụng khí nén các nửa
viên mẫu đầm sau khi uốn mẫu)
I.1 Máy nén được lắp đặt tại một vị trí cố
định Sau khi lắp, máy phải được kiểm tra định kì 1
lần/năm hoặc sau khi sửa chửa được được cơ quan
đo lường Nhà nước kiểm tra và cấp giấy chứng
thực hợp lệ
I.2 Đệm truyền tải (hình 1) được làm bằng thép dày 202mm có rãnh cách đều mẫu 302mm Phần truyền tải vào mẫu có kích thước bằng kích thước tiết diện của các viên mẫu đầm (100x100; 150x150; 200x200mm)
II Chuẩn bị mẫu thử
1 Mỗi tổ mẫu là 3 viên, khi sử
dụng mẫu khoan từ kết cấu nếu thiếu có
thể lấy 2 viên
2 Kích thước chuẩn 150 x 150 x
150 mm (hoặc hình trụ tùy theo yêu cầu
tiêu chuẩn thí nghiệm), các viên mẫu
khác kích thước chuẩn, khi thử nén cần
tính đổi kết quả về viên mẫu chuẩn
3 Tuổi thử mẫu tùy thuộc yêu cầu của người đặt thử
4 Trước khi thử kiểm tra 2 mặt chịu nén
5 Các viên mẫu lập phương và viên mẫu nửa dầm, không lấy mặt đáy
và mặt trên làm mặt chịu nén (mặt trên là mặt dán nhãn)
6 Nếu độ phẳng các mặt chịu nén không đạt có thể mài cho phẳng hoặc làm phẳng bằng 1 lớp hồ xi măng
III Tiến hành thử:
1 Xác định diện tích chịu lực của mẫu đo chính xác tới 1mm các cặp cạnh song song của 2 mặt chịu nén ( đối với mẫu lập phường), các cặp đường kính vuông góc với nhau từng đôi 1 ( đối với mẫu trụ), xác định diện tích của từng mặt
Trang 5rồi lấy chung bình số học của 2 mặt làm diện tích chịu nén của mẫu; làm tương tự với 2 nửa viên mẫu uốn gãy
2 Xác định trọng tải phá hoại mẫu: Trọn thang lực thích hợp để khi phá hoại mẫu tải trọng phá hoại nằm trong khoảng 20 - 80 % tải trọng cực đại của thang lực
5 Lực tối đa đạt được là giá trị tải trọng phá hoại mẫu
Hình ảnh minh họa
IV Tính toán kết quả
Cường độ tính toán từng viên mẫu bêtông (R) được tính bằng daN/cm2 hay kG/cm2 theo công thức:
R P
F
=Trong đó:
P: là tải trọng phá hoại (N)
Trang 6F là diện tích chịu nén của viên mẫu (mm 2 )
: là hệ số tính đổi kết quả thử nén các viên mẫu bê tông kích thước khác viên chuẩn về cường độ của viên mẫu chuẩn kích thước 150 x 150 x 150 Giá trị α lấy theo bảng sau:
độ nén của viên mẫu trung bình thì bỏ cả 2 kết quả lớn nhất và nhỏ nhất Khi
đó cường độ nén của bê tông là cường độ nén của viên mẫu còn lại
4 Trong trường hợp tổ mẫu bê tông chỉ có 2 viên thì cường độ nén của bê tông được tính bằng trung bình số học, kết quả thử của 2 viên đó
Trang 7PHẦN II: QUI TRÌNH XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG TẠI HIỆN TRƯỜNG
I Xác định khối lượng, vị trí và vùng kiểm tra
I.1 Xác định khối lượng kết cấu, cấu kiện cần kiểm tra
- Trường hợp thí nghiệm kết cấu, cấu kiện, vùng đơn lẻ:
Khi nghi ngờ chất lượng hoặc cần đánh giá kỹ về một vài kết cấu đơn lẻ thì
chỉ thí nghiệm riêng những kết cấu, cấu kiện hoặc vùng đó
- Trường hợp thí nghiệm đánh giá tổng thể một công trình:
Để xác định khối lượng thí nghiệm, trước tiên phải phân loại các hạng mục kết cấu, cấu kiện được chế tạo bởi cùng một loại bê tông, có cùng thời gian và điều
kiện thi công, có cùng tính chất làm việc
Xác định khối lượng bê tông của các cấu kiện và tham khảo các tiêu chuẩn nghiệm thu tương ứng để tính khối lượng cần thí nghiệm (tương đương khối lượng
cần thí nghiệm trong quá trình thi công)
Đối với công trình có yêu cầu kiểm tra tổng thể thì khối lượng kết cấu, cấu kiện kiểm tra phải bằng hoặc lớn hơn khối lượng do cơ quan thiết kế hoặc tiêu
chuẩn quy định
Đối với công trình có yêu cầu kiểm tra lại hoặc kiểm tra xác suất, khối lượng kiểm tra có thể lấy từ 5-10% khối lượng cần thí nghiệm theo tiêu chuẩn nhưng phải
đảm bảo không ít hơn một kết quả thí nghiệm cho từng loại kết cấu, cấu kiện
Trong các trường hợp cần thiết có thể tăng số lượng kết cấu, cấu kiện thí nghiệm để tăng độ chính xác hoặc có thể kiểm tra một số kết cấu, cấu kiện theo yêu
cầu riêng do chủ đầu tư hoặc cơ quan có thẩm quyền chỉ định
I.2 Lựa chọn vị trí và vùng kiểm tra:
Để lựa chọn vị trí và vùng kiểm tra trên kết cấu, thực hiện theo các bước sau
đây:
- Quan trắc bề mặt kết cấu để ghi nhận hiện trạng, xác định các vị trí các vết nứt, rỗ, các vị trí hở cốt thép hoặc bất kỳ dấu hiệu nào có thể liên quan đến việc
đánh giá chất lượng bê tông sau này
- 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
Trang 8I.3 Xác định số lượng mẫu khoan và các vùng kiểm tra trên mỗi kết cấu, cấu kiện
Số lượng các mẫu khoan hoặc vùng kiểm tra trên mỗi kết cấu, cấu kiện được lấy
tuỳ theo phương pháp kiểm tra được áp dụng
- Đối với phương pháp khoan lấy mẫu: Số lượng mẫu khoan cho mỗi cấu kiện phải đảm bảo để có được không ít hơn 01 tổ mẫu Thông thường 1 tổ mẫu bao gồm 3 viên nhưng cũng có thể nhiều hơn
II Xây dựng đường chuẩn để xác định cường độ bê tông hiện trường bằng phương pháp không phá huỷ
1 Lấy các mẫu bê tông lưu (nếu có) để xây dựng đường chuẩn trên cơ sở cường độ nén của các mẫu bê tông này (xác định theo TCVN 3118 : 1993)
2 Đối với công trình đang xây dựng nhưng không đủ mẫu hoặc không có mẫu lưu để xây dựng đường chuẩn cho loại bê tông của kết cấu cần kiểm tra, được phép sử dụng một đường chuẩn của một loại bê tông tương tự (về cốt liệu, xi măng,
tỉ lệ nước - xi măng, tuổi, công nghệ trộn, đổ, đầm v.v ) với điều kiện phải hiệu chỉnh đường này bằng:
- Các mẫu lập phương tiêu chuẩn của loại bê tông đã kiểm tra, đúc và bảo dưỡng tại hiện trường với số lượng mẫu như sau:
+ Không ít hơn 9 mẫu khi khối lượng bê tông của các kết cấu kiểm tra ≤ 10 m3; + Không ít hơn 18 mẫu khi khối lượng bê tông của các kết cấu kiểm tra ≤ 50 m3; + Không ít hơn 27 mẫu khi khối lượng bê tông của các kết cấu kiểm tra > 50 m3;
- Các mẫu khoan có đường kính 150mm hay 100mm, khoan từ những kết cấu cần kiểm tra với số lượng như sau:
+ Không ít hơn 3 mẫu khi khối lượng bê tông của các kết cấu kiểm tra ≤ 10 m3; + Không ít hơn 6 mẫu khi khối lượng bê tông của các kết cấu kiểm tra ≤ 50 m3; + Không ít hơn 9 mẫu khi khối lượng bê tông của các kết cấu kiểm tra > 50 m3;
3 Đối với công trình đã sử dụng không có mẫu lưu, phải khoan mẫu từ công trình để xây dựng đường chuẩn với số lượng như sau:
+ Không ít hơn 6 mẫu khi khối lượng bê tông của các kết cấu kiểm tra ≤ 10 m3; + Không ít hơn 12 mẫu khi khối lượng bê tông của các kết cấu kiểm tra ≤ 50 m3; + Không ít hơn 15 mẫu khi khối lượng bê tông của các kết cấu kiểm tra > 50 m3;
4 Xây dựng đường chuẩn biểu thị quan hệ giữa các thông số đo của phương
pháp không phá huỷ và cường độ bê tông (theo hướng dẫn trong TCXDVN 162 :
2004 cho trường hợp thí nghiệm bằng súng bật nảy và TCXD 225 : 1998 cho trường hợp thí nghiệm bằng siêu âm)
III Tính toán xác định cường độ bê tông hiện trường (R ht )
Trang 9III.1 Trường hợp khoan lấy mẫu bê tông:
Tính toán xác định cường độ bê tông hiện trường của kết cấu, cấu kiện theo các bước sau:
a/ Xác định cường độ chịu nén của từng mẫu khoan (R mk ), tính bằng Mêga Pascal chính xác đến 0,1MPa, theo công thức:
Rmk = P/F (1) Trong đó:
P: là tải trọng phá hoại thực tế khi nén mẫu theo quy trình nêu trong TCVN 3118:1993, tính bằng Niutơn chính xác đến 1 N;
F: là diện tích bề mặt chịu lực của mẫu khoan, tính bằng milimet vuông chính xác đến 1mm2 và xác định theo công thức F= .(dmk)2/4
dmk là đường kính thực tế của mẫu khoan xác định theo quy trình đo kích thước mẫu nêu trong TCVN 3118:1993, tính bằng milimet chính xác đến 1 mm
b/ Xác định cường độ bê tông hiện trường của từng mẫu khoan (R hti ), tính bằng Mêga Pascal chính xác đến 0,1 MPa, theo công thức sau:
hti ( 1 , 5 1 / ) Rmk
D k
+
=
(2) trong đó:
D là hệ số ảnh hưởng của phương khoan so với phương đổ bê tông:
D = 2,5 khi phương khoan vuông góc với phương đổ bê tông;
D = 2,3 khi phương khoan song song với phương đổ bê tông
là hệ số ảnh hưởng của tỷ lệ chiều cao (h) và đường kính (dmk) của mẫu khoan đến cường độ bê tông, tính bằng h/ dmk và phải nằm trong khoảng từ 1 đến 2;
h là chiều cao của mẫu khoan sau khi đã làm phẳng bề mặt để ép, xác định theo quy trình đo kích thước mẫu nêu trong TCVN 3118:1993, tính bằng milimet chính xác đến 1 mm;
dmk là đường kính thực tế của mẫu khoan xác định theo quy trình đo kích thước mẫu nêu trong TCVN 3118:1993, tính bằng milimet chính xác đến 1 mm;
k là hệ số ảnh hưởng của cốt thép trong mẫu khoan (đại lượng không thứ nguyên) được xác định như sau:
d h
a d 5 , 1 1 k
Trang 10- dt là đường kính danh định của thanh cốt thép nằm trong mẫu khoan, tính bằng milimet chính xác đến 1mm;
- a là khoảng cách từ trục thanh thép đến đầu gần nhất của mẫu khoan, tính bằng milimet chính xác đến 1mm;
+ Trong trường hợp mẫu khoan chứa từ 2 thanh thép trở lên, trước tiên phải xác định khoảng cách giữa từng thanh cốt thép với lần lượt các thanh cốt thép còn lại, nếu khoảng cách này nhỏ hơn đường kính của thanh cốt thép lớn hơn thì chỉ cần tính ảnh hưởng của thanh cốt thép có có trị số (dt.a) lớn hơn đến cường độ của mẫu khoan
Khi đó hệ số k được tính như sau:
(4) Trong đó:
h, dmk, dt, a : xem chú thích công thức (2) và (3)
CHÚ Ý: Khi xác định cường độ bê tông hiện trường của mẫu khoan theo công thức (2) của tiêu chuẩn này thì không áp dụng hệ số tính đổi kết quả thử nén trên mẫu trụ về mẫu lập phương chuẩn và hệ số ảnh hưởng của tỷ lệ chiều cao và đường kính mẫu theo công thức mục 4.1 và mục 4.2 của tiêu chuẩn TCVN 3118:1993
c/ Xác định cường độ bê tông hiện trường của các vùng, cấu kiện hoặc kết cấu (R ht ) theo công thức sau:
n
R R
n 1
i htiht
= =
(5) Trong đó:
Rhtilà cường độ bê tông hiện trường của mẫu khoan thứ i;
n là số mẫu khoan trong tổ mẫu
III.2 Trường hợp sử dụng các phương pháp không phá huỷ
Tính toán xác định cường độ bê tông hiện trường của kết cấu, cấu kiện theo
d h
a d 5 , 1 1 k
+
=
=
Trang 11b/ Xác định cường độ bê tông trung bình của các vùng kiểm tra trên kết cấu, cấu kiện (R ht ) theo công thức sau:
m
R R
m 1
i htiht
= =
(6) Trong đó:
Rht ilà cường độ bê tông tại vùng kiểm tra thứ i;
m là số vùng kiểm tra trên kết cấu, cấu kiện
c/ Xác định cường độ bê tông hiện trường của kết cấu, cấu kiện (Rht) theo công thức:
) v t 1 ( R
Rht= ht − ht (7)
Trong đó:
vht là hệ số biến động cường độ bê tông của các vùng kiểm tra trên kết cấu, cấu kiện (xác định theo các tiêu chuẩn thử nghiệm TCXDVN 262:2004 và TCXD 225:1998)
t là hệ số phụ thuộc vào số lượng vùng kiểm tra khi thử bằng phương pháp không phá huỷ Giá trị t tham khảo phụ lục:
STT Số vùng kiểm tra Giá trị t
Trang 12PHẦN III: PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM KẾT HỢP SÚNG BẬT NẢY
I Quy định chung
1.1 Phương pháp xác định cường độ nén của tiêu chuẩn này dựa trên mối tương quan giữa cường độ nén của bê tông (R) với hai số đo đặc trưng của phương pháp không phá hoại là vận tốc xuyên (v) của siêu âm và độ cứng bề mặt của bê tông qua trị số (n) đo được trên súng thử bê tông loại bật nẩy (quan hệ R-v, n) Ngoài ra, còn sử dụng những số liệu kĩ thuật có liên quan đến thành phần bê tông
1.2 Cường độ nén của bê tông được xác định bằng biểu đồ hoặc bảng tra thông qua vận tốc siêu âm và trị số bật nẩy đo được trên bê tông thử Giá trị này bằng cường độ nén của một loại bê tông quy ước gọi là bê tông tiêu chuẩn dùng để xây dựng biểu đồ 1, bảng 7 Một số thành phần đặc trưng của bê tông tiêu chuẩn được quy định như sau:
sử dụng cho 1m3 bê tông, loại cốt liệu lớn và đường kính lớn nhất của nó (Dmax)
1.5 Trong trường hợp có mẫu lưu, cần sử dụng kết hợp mẫu lưu để xác định cường độ nén của bê tông Số mẫu lưu sử dụng không ít hơn 6 mẫu
1.6 Khi không có đầy đủ những số liệu kĩ thuật liên quan đến thành phần bê tông cần thử thì kết quả thu được chỉ mang tính chất định tính
1.7 Không sử dụng phương pháp này để xác định cường độ nén của bê tông trong những trường hợp sau:
- Bê tông có mác nhỏ hơn 100 và lớn hơn 350;
- Bê tông sử dụng các loại cốt liệu có đường kính lớn hơn 70mm;
- Bê tông bị nứt, rỗ hoặc có các khuyết tật;
- Bê tông bị phân tầng hoặc là hỗn hợp của nhiều loại bê tông khác nhau;
- Bê tông có chiều dày theo phương thí nghiệm nhỏ hơn 100mm
Trang 13II Thiết bị và phương pháp đo
2.1 Thiết bị sử dụng để xác định vận tốc siêu âm
- Để xác định vận tốc siêu âm, cần tiến hành đo hai đại lượng khoảng cách truyền xung siêu âm và thời gian truyền xung siêu âm
Vận tốc siêu âm (v) được xác định theo công thức:
v = (1/t).10 3 (m/s) (1)
Trong đó:
l - Khoảng cách truyền xung siêu âm hay là khoảng cách giữa hai đầu thu
t - Thời gian truyền xung siêu âm (às)
Đo thời gian truyền xung siêu âm bằng các máy đo siêu âm Sai số đo không vượt quá giá trị ∆ tính theo công thức:
∆= 0,01t + 0,1 (às) (2)
Trong đó:
t - Thời gian truyền xung siêu âm
Đo khoảng cách truyền xung siêu âm bằng các dụng cụ đo chiều dài Sai số không vượt quá 0,5% độ dài cần đo
Những máy đo siêu âm sử dụng để xác định vận tốc siêu âm là những thiết
bị chuyên dùng được quy định trong tiêu chuẩn TCXD 84 : 14 Máy đo siêu âm phải được kiểm tra trước khi sử dụng bằng một hệ thống mẫu chuẩn Những nguyên tắc về sử dụng bảo dưỡng kiểm tra và hiệu chỉnh máy phải tuân theo tiêu chuẩn TCXD 84:14
2.2 Thiết bị sử dụng để xác định độ cứng bề mặt của bê tông
- Thiết bị sử dụng để xác định độ cứng bề mặt của bê tông là súng thử bê tông loại bật nẩy thông dụng (N) với năng lượng va đập từ 0,225 ữ 3 KGm Súng phải được kiểm tra trên
2.3 Phương pháp đo
-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
2.3.3 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