nghiên cứu sự suy giảm vận tốc siêu âm truyền qua môi trường btxm,thiết lập mối tương quan thực nghiệm về cường độ btxm xác định bằng phương pháp phá hoại mẫu và cường độ btxm xác định bằng phương pháp không

Để thực hiện được việc đo vận tốc xung, có 3 cách đặt đầu dò sau đây: mặt Trong thực tế vận tốc xung siêu âm xác định bằng phép đo trực tiếp và phép đo không trực tiếp trên một vùng kiểm

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU SỰ SUY GIẢM VẬN TỐC SIÊU ÂM TRUYỀN QUA MÔI TRƯỜNG BTXM,THIẾT LẬP MỐI TƯƠNG QUAN THỰC NGHIỆM VỀ CƯỜNG ĐỘ BTXM XÁC ĐỊNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÁ HOẠI MẪU

PHƯƠNG PHÁP KHÔNG PHÁ HOẠI

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ CỦA CẤU KIỆN BÊTÔNG XIMĂNG 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Hiện nay, công nghệ kiểm tra không phá huỷ là một công nghệ thiết yếu và không thể thiếu của các ngành công nghiệp Kiểm tra không phá hủy bao gồm các phương pháp dùng để phát hiện các hư hại, khuyết tật, kiểm tra đánh giá tính toàn vẹn của vật liệu, kết cấu, chi tiết hoặc để xác định các đặc trưng của đối tượng mà không làm ảnh hưởng đến khả năng sử dụng của đối tượng kiểm tra Kiểm tra không phá hủy được sử dụng để kiểm tra vật liệu đầu vào, các bán sản phẩm, sản phẩm đầu cuối, kiểm tra và phân loại các sản phẩm gia công chế tạo và kiểm tra, đánh giá định kỳ các kết cấu, hệ thống, tiểu hệ thống trong quá trình sử dụng

Trong tất cả các ứng dụng của kiểm tra siêu âm trong công nghiệp thì kỹ thuật kiểm tra khuyết tật là lâu đời và thông dụng nhất Từ những năm 1940, các định luật vật lý về sự truyền sóng âm thanh trong vật liệu rắn đã được sử dụng để phát hiện các khuyết tật nằm ẩn bên trong như các vết nứt, lỗ rỗng, rỗ khí, và các bất liên tục nằm trong kim loại, chất dẻo, và gốm sứ Sóng siêu âm phản xạ từ khuyết tật theo hướng có thể dự đoán được, tạo ra các xung phân biệt được hiển thị

và ghi lại trên các thiết bị siêu âm xách tay Kiểm tra bằng siêu âm là kiểm tra không phá huỷ rất an toàn, và là phương pháp kiểm tra hữu hiệu được thiết lập trong các ngành công

Các đặc tính của bê tông như độ đàn hồi, cường độ, độ chắc đặc, các khuyết tật (vết nứt bề mặt, các lỗ rỗng) hoặc sự phá hủy bề mặt (do hỏa hoạn hoặc do tiếp xúc với môi trường xâm thực…) có ảnh hưởng đến vận tốc xung siêu âm truyền trong bê tông và thông qua sự biến đổi vận tốc xung siêu âm có thể phán đoán về các đặc tính đó

Khi kiểm tra chất lượng bê tông trên kết cấu ở hiện trường, phương pháp này

có ưu điểm hơn các phương pháp thí nghiệm cơ học trên các mẫu lập phương, mẫu trụ, vì nó quan hệ trực tiếp với bê tông trên kết cấu

Để thực hiện được việc đo vận tốc xung, có 3 cách đặt đầu dò sau đây:

mặt)

Trong thực tế vận tốc xung siêu âm xác định bằng phép đo trực tiếp và phép

đo không trực tiếp trên một vùng kiểm tra là khác nhau truy nhiên trong TCXD

225 : 1998 ”Bê tông nặng - Đánh giá chất lượng bê tông – Phương pháp xác định vận tốc xung siêu âm” chưa có hướng dẫn cụ thể về mối quan hệ giữa chúng

Trong các tiêu chuẩn Ngành, tiêu chuẩn Việt Nam cũng chưa có các hướng dẫn cụ thể về mối quan hệ giữa hai phương pháp phá hoại mẫu và không phá hoại mẫu

Những tồn tại trên làm cho người làm công tác thí nghiệm, kiểm định gặp nhiều khó khăn trong công tác đánh giá chất lượng của cấu kiện bê tông

1.3 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

Trước những vấn đề đã trình bày ở trên thì mục tiêu và phạm vi nghiên cứu của đề tài tập trung giải quyết những vấn đề như sau:

đo trực tiếp và phép đo gián tiếp

pháp phá hoại mẫu và cường độ bê tông xác định bằng phương pháp không phá hoại mẫu

CHƯƠNG 2:

CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CƯỜNG

ĐỘ NÉN CỦA CẤU KIỆN BÊTÔNG XIMĂNG

Cường độ chị nén theo phương pháp phá hủy mẫu được xác định trên mẫu bê tông tiêu chuẩn, được bão dưỡng 28 ngày trong điều kiện tiêu chuẩn

2.1.1 Chuẩn bị mẫu:

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

Việc lấy hôn hợp bê tông, đúc bảo dưỡng, khoan cắt mẫu bê tông và chọn kích thước viên mẫu thử nén phải được tiến hành theo TCVN 3105: 1993

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

độ viên chuẩn

2.1.2 Xác định tải trọng phá hoại mẫu

Chọn thang lực thích hợp của máy để khi nén tải trọng phá hoại nằm trong khoảng 20 - 80% tải trọng cực đại của thang lực nén đã chọn Không được nén mẫu ngoài thang lực trên

Đặt mẫu vào máy nén sao cho một mặt chịu nén đã chọn nằm đúng tâm thớt dưới của máy Vận hành máy cho mặt trên của mẫu nhẹ nhàng tiếp cận với thớt trên của máy Tiếp đó tăng tải liên tực với vận tốc không đổi và bằng 6 ± 4 daN/cm2 trong một giây cho tới khi mẫu bị phá hoại Dùng tốc độ gia tải nhỏ đối với các mẫu

bê tông có cường độ thấp, tốc độ gia tải lớn đối với các mẫu bê tông cường độ cao

Lực tối đa đạt được là giá trị tải trọng phá hoại mẫu

2.1.3 Tính toán kết quả:

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

Trong đó:

P - Tải trọng phá hoại, tính bằng daN;

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

khác viên chuẩn về cường độ của viên mẫu chuẩn kích thước 150 x 150 x

150mm

2.2.1 Phương pháp xác định cường độ nén của bê tông bằng súng bật nảy (TCXDVN 162 : 2004)

2.2.1.1 Thiết bị

n

n n

F

P

2.2.1.2 Phạm vi áp dụng

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

Phương pháp thí nghiệm này không được áp dụng trong các trường hợp sau:

(Dmax>40mm);

khác nhau;

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

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

Việc kiểm định súng bật nẩy được tiến hành trên đe thép chuẩn hình trụ có khối lượng không nhỏ hơn 10 kg

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

Thí nghiệm xác định cường độ trên các kết cấu có chiều dày theo phương thí nghiệm không 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 không nhỏ hơn

30 mm

Bề mặt bê tông của vùng thí nghiệm phải được đánh nhẵn và sạch bụi

Đối với mỗi vùng thí nghiệm trên kết cấu (hoặc trên các mặt mẫu) phải tiến hành thí nghiệm không ít hơn 16 điểm, có thể loại bỏ 3 giá trị dị thường lớn nhất và

3 giá trị dị thường nhỏ nhất còn lại 10 giá trị lấy trung bình Giá trị bật nẩy xác định chính xác đến 1 vạch chia trên thang chỉ thị của súng bật nẩy

2.2.2 Phương pháp xác định cường độ nén của bê tông bằng vận tốc xung siêu

âm (TCXD 225 : 1998)

2.2.2.1 Thiết bị

xung siêu âm và cường độ bê tông

Khi kiểm tra chất lượng bê tông trên kết cấu ở hiện trường, phương pháp này

có ưu điểm hơn các phương pháp thí nghiệm cơ học trên các mẫu lập phương, mẫu trụ, vì nó quan hệ trực tiếp với bê tông trên kết cấu

2.2.2.3 Nguyên tắc của phương pháp

Xung của dao động dọc được tạo ra nhờ một bộ phận biến đổi điện âm (đầu dò) được tiếp xúc với mặt của phần bê tông kiểm tra Sau khi đi qua chiều dài L đã biết của bê tông, xung dao động được chuyển thành tín hiệu điện từ đầu dò thứ hai Thời gian truyền T của xung dao động đo được nhờ các mạch điện đếm thời gian Vận tốc xung V (km/s, m/s) được tính bằng công thức:

L V T



Trong đó:

- L: chiều dài truyền (chuẩn đo), km hoặc m

- T: thời gian cần thiết để xung dao động truyền qua hết chiều dài L, s

Để bảo đảm 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 tông và bề mặt các đầu dò Để tiếp âm tốt, bề mặt bê tông cần tạo đủ phẳng bằng cách dùng chất truyền âm thường dùng là dầu mỏ đông, mỡ vô cơ, xà phòng nhẹ, hồ cao lanh, hồ glyxerin, …

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 tông phía tiếp giáp với ván khuôn hoặc thành khuôn đúc

Với bề mặt không được tạo hình bằng khuôn thì phải dùng chiều dài đường truyền tối thiểu là 150mm khi truyền trực tiếp và 400mm khi truyền gián tiếp

Khi bề mặt bê tông quá xù xì và ghồ ghề thì phải làm cho phẳng và mài nhẵn vùng sẽ áp đầu dò

Cũng có thể dùng một số chất tạo phẳng như nhựa epoxy đóng rắn nhanh hoặc vữa trát, song phải bảo đảm sự bám dính tốt giữa chúng với bề mặt bê tông để xung được truyền hoàn toàn vào bê tông kiểm tra Lớp tạo phẳng càng mỏng càng

tốt Nếu lớp này khá dày thì phải kể đến vận tốc xung trong nó khi tính toán vận tốc xung trong bê tông

Khi áp đầu dò không cẩn thận, số đọc sẽ biến động liên tục, khi áp đầu dò tốt thì số đọc sẽ ổn định nhanh chóng

CHƯƠNG 3:

THÍ NGHIỆM CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU

THIẾT KẾ CẤP PHỐI BÊ TƠNG XI MĂNG

Vật liệu dùng để thí nghiệm (xi măng, cát, đá) được thí nghiệm các chỉ tiêu

cơ lý phục vụ cho việc thiết kế cấp phối bê tơng xi măng Kết quả thí nghiệm được thể hiện trong các bảng ở dưới:

3.1.1 Đá dăm:

KHỐI LƯỢNG RIÊNG CỦA ĐÁ (TCVN 7572-4 : 2006)

Số mẫu thử 1 2 Trung Bình

KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH XỐP, ĐỘ HỔNG CỦA ĐÁ (TCVN 7572-6 : 2006)

Khối lượng thùng đong (kg) : 5.69 Thể tích thùng đong (m 3 ) : 0.0093

(kg) Tính toán Trung bình Tính toán Trung bình

HÀM LƯỢNG BỤI, BÙN, SÉT BẨN CỦA ĐÁ (TCVN 7572-8 : 2006)

0.55

HÀM LƯỢNG THOI DẸT CỦA ĐÁ (TCVN 7572-13 : 2006)

BẢNG PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN HẠT CỦA ĐÁ (TCVN 7572-2 : 2006)

Lượng mẫu sót tích lũy trên từng sàng (g)

Phần sót trên từng sàng (%)

Phần sót tích lũy trên từng sàng (%)

Kích thước mắt sàng (mm)

BIỂU ĐỒ THÀNH PHẦN HẠT CỦA ĐÁ

Đường bao vùng chuẩn, theo TCVN 7570-2006 Đường biểu diễn mẫu thử

3.1.2 Cát

KHỐI LƯỢNG RIÊNG CỦA CÁT (TCVN 7572-4 : 2006)

Khối lượng (g)

Khối lƣợng thể tích ở trạng thái khơ, g/cm 3 2.62 2.60 2.61

Khối lƣợng thể tích ở trạng thái bão hịa, g/cm 3 2.63 2.61 2.62

KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH XỐP, ĐỘ HỔNG CỦA CÁT (TCVN 7572-6 : 2006)

Khối lượng thùng đong (kg) : 2.561 Thể tích thùng đong (m 3 ) : 0.0027

Lần thử K.Lượng thùng đong + mẫu K.Lượng thể tích xốp (kg/m 3 ) Độ hổng của đá (%)

(kg) Tính toán Trung bình Tính toán Trung bình

HÀM LƯỢNG BỤI, BÙN, SÉT BẨN CỦA CÁT (TCVN 7572-8 : 2006)

2.9

BẢNG PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN HẠT CỦA CÁT (TCVN 7572-2 : 2006)

Lượng mẫu sót tích lũy trên từng sàng (g)

Phần sót trên từng sàng (%)

Phần sót tích lũy trên từng sàng (%)

0 10

CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA XI MĂNG

Tên chỉ tiêu Phương pháp thử Kết quả thử nghiệm Ghi chú

3.2 THIẾT KẾ CẤP PHỐI BÊ TƠNG XI MĂNG

THÀNH PHẦN CẤP PHỐI BÊ TÔNG XI MĂNG (M350)

Ký hiệu

/Mác

Ximăng (kg) Nước (lít)

Cát (kg)

Đá dăm (kg)

Độ sụt

Mẫu mới đúc xong Kiểm tra độ sụt

Bảo dƣỡng mẫu

CHƯƠNG 4:

KHẢO SÁT SỰ TRUYỀN XUNG SIÊU ÂM QUA MẪU THỬ

BÊ TÔNG XI MĂNG

5-5 106.07 24.90 4.26 2-5 300.00 101.80 2.95 6-6 106.07 28.40 3.73 2-6 400.00 126.30 3.17

3-4 100.00 26.20 3.82 3-5 200.00 54.10 3.70 3-6 300.00 82.40 3.64 4-5 100.00 26.50 3.77 4-6 200.00 52.00 3.85 5-6 100.00 25.30 3.95 1-2 100.00 24.10 4.15 1-3 200.00 53.20 3.76 1-4 300.00 96.90 3.10 1-5 400.00 121.50 3.29 1-6 500.00 149.90 3.34 2-3 100.00 23.40 4.27 2-4 200.00 51.70 3.87 2-5 300.00 95.70 3.13 2-6 400.00 124.30 3.22 3-4 100.00 24.80 4.03 3-5 200.00 52.70 3.80 3-6 300.00 95.50 3.14 4-5 100.00 22.30 4.48 4-6 200.00 48.90 4.09 5-6 100.00 23.10 4.33 1-2 100.00 20.40 4.90 1-3 200.00 49.20 4.07 1-4 300.00 75.40 3.98 1-5 400.00 115.40 3.47 1-6 500.00 146.20 3.42 2-3 100.00 24.80 4.03 2-4 200.00 51.30 3.90 2-5 300.00 77.30 3.88 2-6 400.00 118.80 3.37 3-4 100.00 21.50 4.65 3-5 200.00 48.80 4.10 3-6 300.00 89.80 3.34 4-5 100.00 20.90 4.78 4-6 200.00 49.20 4.07 5-6 100.00 25.50 3.92

MẶT 2-6

MẶT 4-6

MẶT 1

MẶT 1-4

MẶT 2

MẶT 4

Số liệu thí nghiệm của các dầm khác đƣợc trình bày ở phụ lục 1

Dựa vào số liệu thí nghiệm ở phụ lục 1, tiến hành lập đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa các vận tốc xung siêu âm từ các cách đo khác nhau nhƣ sau:

MỐI QUAN HỆ VẬN TỐC XUNG SA THEO CÁC CÁCH TRUYỀN XUNG SIÊU ÂM KHÁC NHAU - DẦM 30

SA trực diện Series2 Series3

MỐI QUAN HỆ VẬN TỐC XUNG SA THEO CÁC CÁCH TRUYỀN XUNG SIÊU ÂM KHÁC NHAU - DẦM 38

SA trực diện Series2 Series3

MỐI QUAN HỆ VẬN TỐC XUNG SA THEO CÁC CÁCH TRUYỀN XUNG SIÊU ÂM KHÁC NHAU - DẦM 39

SA trực diện Series2 Series3

BẢNG TỔNG HỢPVẬN TỐC XUNG SIÊU ÂM TRUNG BÌNH

Theo cách đo

Từ kết quả phân tích ở trên cho thấy:

lượng truyền qua giữa 2 đầu dò đạt tới mức lớn nhất và do đó độ chính xác của phép đo vận tốc xung siêu âm sẽ chỉ chịu ảnh hưởng chủ yếu bởi độ chính xác của phép đo độ dài

cách đo, với cùng một chiều dài đường truyền cho trước, theo cách đo

này, biên độ của tín hiệu tại đầu thu chỉ bằng 2 hoặc 3% biên độ của tín hiệu khi đo theo cách truyền trực tiếp Trên cùng một cấu kiện bê tông, khi đo gián tiếp thì vận tốc xung thường thấp hơn khi đo trực tiếp

của 2 cách truyền kia

vận tốc xung siêu âm theo phép đo trực tiếp (siêu âm trực diện) và phép đo bán trực

(siêu âm trực diện) và phép đo gián tiếp (siêu âm mặt):

g

t g

CHƯƠNG 5:

THIẾT LẬP MỐI QUAN HỆ GIỮA CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG XÁC ĐỊNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÁ HỦY MẪU VÀ

PHƯƠNG PHÁP KHÔNG PHÁ HỦY

5.1.1 Tổng hợp số liệu thí nghiệm

Giá trị

Góc độ bắn

Giá trị bắn

Mặt 2

Bắn từ trên xuống

Mặt 2

Bắn từ trên xuống

Mặt 4

Bắn từ trên xuống

Mặt 4

Bắn từ trên xuống

Mặt 4

Bắn từ trên xuống

Mặt 6

Bắn từ trên xuống

Mặt 6

Bắn từ trên xuống

Mặt 6

Bắn từ trên xuống

Mặt bắn Góc độ

bắn

Giá trị bắn Mặt bắn

Góc độ bắn

Giá trị bắn Mặt bắn

Góc độ bắn

Giá trị bắn

Mặt 2

Bắn từ trên xuống

Mặt 4

Bắn từ trên xuống

Mặt 6

Bắn từ trên xuống

Mặt bắn Góc độ

bắn

Giá trị bắn Mặt bắn

Góc độ bắn

Giá trị bắn Mặt bắn

Góc độ bắn

Giá trị bắn

Mặt 2

Bắn từ trên xuống

Mặt 4

Bắn từ trên xuống

Mặt 6

Bắn từ trên xuống

Giá trị bắn

Mặt 2

Bắn từ trên xuống

Mặt 4

Bắn từ trên xuống

Mặt 4

Bắn từ trên xuống

Mặt 6

Bắn từ trên xuống

Mặt 6

Bắn từ trên xuống

R i (kG/cm 2 )

D36 510.0

BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÁ HỦY MẪU VÀ PHƯƠNG PHÁP KHÔNG PHÁ HỦY

5.3.1 Lập đồ thị

Đồ thị trên thể hiện toạ độ của 12 điểm tương ứng với 12 mẫu thí nghiệm Hoành độ các điểm trên là cường độ mẫu thí nghiệm xác định bằng phương pháp không phá hủy mẫu, tung độ thể hiện cường độ mẫu thí nghiệm xác định bằng phương pháp phá hủy Nhìn vào đồ thị dễ dàng nhận thấy:

hủy mẫu và cường độ mẫu thí nghiệm xác định bằng phương pháp phá hủy mẫu bằng nhau thì điểm đại diện phải nằm trên đường phân giác của góc phần tư thứ nhất

hủy mẫu lớn hơn cường độ mẫu thí nghiệm xác định bằng phương pháp phá hủy mẫu thì các điểm đại diện phải nằm phía dưới đường phân giác và ngược lại nếu cường độ mẫu thí nghiệm xác định bằng phương pháp không phá hủy mẫu nhỏ hơn cường độ mẫu thí nghiệm xác định bằng phương pháp phá hủy mẫu thì các điểm đại diện phải nằm phía trên đường phân giác

5.3.2 Thiết lập mối quan hệ:

a Các ký hiệu:

Xi: Cường độ mẫu thí nghiệm xác định bằng phương pháp khơng phá hủy mẫu (kG/cm2)

Y i : Cường độ mẫu thí nghiệm xác định bằng phương pháp phá hủy mẫu (kG/cm2)

b Bảng tinh toán xử lý xác xuất thống kế:

b1 = 0.58 ứng với phương sai s b1 = 0.225

b0 = 220.96 ứng với phương sai s b0 = 96.398

=> Phương trình hồi quy : Y = 0.58X + 220.96

c Ứớc lượng khoảng tin cây:

Khoảng tin cậy của b1 : b1 = b 1 + t 0.05 * s b1

Với xác suất 95%, tra bảng t = t0.05 khi df=n -2(độ tự do)= 9 =>t= t0.05 = 3.182

 > b1 từ -0.14 đến 1.29 Kết luận:Y và X có tương quan tuyến tính

Khoảng tin cậy của b0 : b0 = b 0 + t 0.05 * s b0

Với xác suất 95%, tra bảng t = t0.05 khi df=n -2(độ tự do)= 9 =>t= t0.05 = 3.182

 > b0 từ -85.8 đến 527.7

Khoảng tin cậy của my.x my.x = Y *

i + t 0.05 * s m Với xác suất 95%, tra bảng t = t0.05 khi df=n -2(độ tự do)= 9 =>t= t0.05 = 3.182