Khảo sát đánh giá cường độ chịu nén của bê tông theo thiết kế và thực tế thi công các công trình ở tỉnh trà vinh

Để xác định cường độ của bê tông người ta dùng thí nghiệm mẫu bằng phương pháp phá hủy hoặc phương pháp không phá hủy như siêu âm, bật nẩy,…Việc “Khảo sát đánh giá cường độ chịu nén của

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG -–&— -

NGUYỄN VĂN NAM TƯ

KHẢO SÁT ĐÁNH GIÁ CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA BÊ TÔNG THEO THIẾT KẾ VÀ THỰC TẾ

THI CÔNG CÁC CÔNG TRÌNH Ở TỈNH TRÀ VINH

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình DD&CN

Mã ngành: 60.58.02.08

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2016

Công trình được hoàn thành tại

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS.TRƯƠNG HOÀI CHÍNH

Phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Minh Long

Phản biện 2: TS.Đào Ngọc Thế Lực

Luận văn đã được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Đại học Đà Nẵng vào ngày 09 tháng 01 năm 2016

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Trung tâm thông tin – Học liệu, Đại học Đà Nẵng

MỞ ĐẦU

1 Lý do lựa chọn đề tài

Hiện nay ở nước ta các dự án xây dựng chủ yếu làm bằng

bê tông, bê tông cốt thép, sử dụng nhiều cấp độ bền khác nhau Do

đó khi thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép cần phải xác định

được cường độ của bê tông Để xác định cường độ của bê tông người

ta dùng thí nghiệm mẫu bằng phương pháp phá hủy hoặc phương

pháp không phá hủy như siêu âm, bật nẩy,…Việc “Khảo sát đánh giá

cường độ chịu nén của bê tông theo thiết kế và thực tế thi công các

công trình ở tỉnh Trà Vinh” nhằm góp phần làm rõ hơn về cường độ

chịu nén của bê tông thực tế ở hiện trường so với cường độ lý thuyết

theo thiết kế

2 Mục đích nghiên cứu

Đánh giá cường độ chịu nén của bê tông theo thiết kế và

thực tế thi công

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Cường độ chịu nén của bê tông-theo thiết

kế và thực tế thi công

- Phạm vi nghiên cứu:

+ Cột bê tông cốt thép trong công trình

+ Các tiêu chuẩn hiện hành và các chỉ dẫn trong tính toán xác

định cường độ chịu nén của bê tông hiện trường

4 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết tính toán kết hợp với số liệu thực nghiệm để

so sánh kết quả cường độ chịu nén của bê tông trong cột bê tông cốt

thép theo thiết kế và thực tế thi công

5 Kết quả

Từ số liệu về kết quả cường độ chịu nén của bê tông trong cột bê

tông cốt thép theo thiết kế và thực tế thi công, so sánh và rút ra nhận xét

6 Bố cục đề tài

Mở đầu

1 Lý do lựa chọn đề tài

2 Mục đích nghiên cứu

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

4 Phương pháp nghiên cứu

Nội dung

Chương 1: Tổng quan về bê tông và việc sử dụng vật liệu

bê tông cho các công trình ở tỉnh Trà Vinh

Chương 2: Đánh giá cường độ của bê tông ở hiện trường

Chương 3: Đánh giá cường độ chịu nén của bê tông tại hiện trường một số công trình ở Trà Vinh

Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG VÀ VIỆC SỬ DỤNG VẬT LIỆU

BÊ TÔNG CHO CÁC CÔNG TRÌNH Ở TỈNH TRÀ VINH

1.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ BÊ TÔNG - BÊ TÔNG

CỐT THÉP

- Bê tông là một loại đá nhân tạo được chế tạo từ các vật liệu rời

(cát, đá, sỏi) và chất kết dính

Tùy theo thành phần và cấu trúc có thể phân loại bê tông:

+ Bê tông đặc chắt; bê tông lỗ rỗng; bê tông tổ ong

+ Bê tông nặng thông thường; bê tông nặng cốt liệu bé; bê tông

nhẹ; bê tông đặc biệt nặng

+ Bê tông thông thường; bê tông cốt liệu bé; bê tông chèn đá học

+ Bê tông làm kết cấu chịu lực; bê tông chịu nóng; bê tông cách

nhiệt; bê tông chống xâm thực v.v

- Bê tông cốt thép là một loại vật liệu xây dựng phức hợp do

bê tông và cốt thép cùng cộng tác chịu lực với nhau

+ Bê tông cốt thép toàn khối

+ Bê tông cốt thép lắp ghép

+ Bê tông cốt thép nữa lắp ghép

+ Bê tông cốt thép thường

+ Bê tông cốt thép ứng suất trước

1.2 CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH

HƯỞNG

Cường độ là chỉ tiêu quan trọng thể hiện khả năng chịu lực của

vật liệu

Người ta thường dùng cường độ chịu nén là chỉ tiêu đặc trưng để

đánh giá chất lượng bê tông

- Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ của bê tông:

+ Chất lượng và số lượng xi măng

+ Độ cứng, độ sạch và sự phối hợp thành phần cốt liệu

+ Tỉ lệ giữa nước và xi măng

Ngoài ra quá trình trộn bê tông, thời gian nhào trộn, vận chuyển,

tổ chức thi công bê tông có ảnh hưởng lớn đến chất lượng và cường

độ bê tông, đặc biệt là thi công toàn khối tại công trình như:

+ Chất lượng thi công

+ Cách thức bảo dưỡng

1.3 SỬ DỤNG VẬT LIỆU BÊ TÔNG CHO CÁC CÔNG

TRÌNH Ở TRÀ VINH

Trà Vinh là tỉnh ven biển ở đồng bằng sông Cửu Long, miền Nam Việt Nam, được tái lập tỉnh từ năm 1992, với diện tích tự nhiên 2.215 km², về điều kiện kinh tế - xã hội là tỉnh còn gặp nhiều khó khăn nhất so với các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long

Sau ngày tái lập tỉnh năm 1992 từ 20 km đường nhựa khi tái lập tỉnh, đến nay toàn tỉnh đã có 100% xã, phường, thị trấn trong tỉnh có đường nhựa đến trung tâm xã, hệ thống đường giao thông nông thôn được bê tông hóa Nhiều công trình trọng điểm quốc gia được triển khai đầu tư

Lĩnh vực vật liệu xây dựng nói chung và vật liệu bê tông nói riêng cũng được các nhà đầu tư quan tâm, nhiều tổ chức và hộ gia đình sử dụng bê tông tươi cho các công trình xây dựng rất phổ biến và rộng rãi, đã tạo điều kiện cho các doanh nghiệp đầu tư ứng dụng công nghệ mới vào sản xuất bê tông cung cấp cho các công trình xây dựng trên địa bàn tỉnh

Có thể nói với điều kiện kinh tế - xã hội của tỉnh còn gặp nhiều khó khăn, nhưng tỉnh vẫn chú trọng sử dụng vật liệu bê tông cho kết cấu công trình xây dựng

1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

- Bê tông là vật liệu được sử dụng rộng rãi và không thể thiếu trong xây dựng hiện đại Bê tông được sử dụng trong các điều kiện khai thác khác nhau, cùng kết hợp hài hòa về kiến trúc và môi trường xung quanh, có nguồn nguyên liệu chế tạo phong phú, giá thành thấp

- Cường độ bê tông không những phụ thuộc vào chất lượng và cấp phối vật liệu sử dụng mà còn phụ thuộc vào quá trình thi công bê tông và chịu sự ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác Do đó muốn nâng cao chất lượng và cường độ của bê tông, trong quá trình sản xuất,

chế tạo bê tông tại hiện trường cần phải khắc phục được tối đa các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ, chất lượng của bê tông và bảo dưỡng kỷ lưỡng

- Trong thiết kế, cũng như trong thi công cần phải thiết kế cấp phối hợp lý sẽ đem đến hiệu quả cao về kinh tế và hiệu quả sử dụng

CHƯƠNG 2 ĐÁNH GIÁ CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG Ở HIỆN TRƯỜNG

2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG

Ở HIỆN TRƯỜNG

2.1.1 Mục đích xác định cường độ bê tông hiện trường

- Làm cơ sở đánh giá sự phù hợp hoặc nghiệm thu kết cấu hoặc công trình mới xây dựng so với thiết kế ban đầu hoặc tiêu chuẩn;

- 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

2.1.2 Các phương pháp xác định cường độ bê tông ở hiện trường

a Phương pháp khoan lấy mẫu

b Phương pháp sử dụng súng bật nảy

c Phương pháp đo vận tốc xung siêu âm

d Phương pháp sử dụng kết hợp máy đo siêu âm và súng bật nảy

e Lựa chọn phương pháp thí nghiệm

f Quy trình thí nghiệm xác định cường độ bê tông trên kết cấu công trình

2.2 ĐÁNH GIÁ CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG THEO CÁC MẪU Ở HIỆN TRƯỜNG THEO TIÊU CHUẨN XÂY DỰNG VIỆT NAM (TCXDVN 239:2006, TCVN 4453:1995, TCVN 5574:2012)

Việc đánh giá cường độ bê tông ở hiện trường là so sánh Rht với

Ryc, từ đó đưa ra kết luận về cường độ bê tông ở hiện trường có đạt yêu cầu hay không

Để đánh giá đúng giá trị cường độ hiện trường của bê tông, quá trình thí nghiệm cần đảm bảo các bước triển khai theo Tiêu chuẩn

2.2.1 Tính toán cường độ bê tông hiện trường

a Xác định cường độ hiện trường theo phương pháp phá hủy

Xác định Rht theo công thức (2.7)

2.2.2 Đánh giá cường độ bê tông hiện trường

Trên cơ sở tính toán cường độ bê tông hiện trường, cường độ bê

tông yêu cầu, tiến hành đánh giá cường độ bê tông hiện trường của cấu kiện, kết cấu Trong quá trình đánh giá, cần lưu ý đến các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ bê tông hiện trường

+ Xác định cường độ bê tông yêu cầu (Ryc):

- Nếu bê tông được chỉ định bằng cấp bê tông theo cường độ chịu nén thì Ryc chính là cấp bê tông B (MPa, N/mm2)

- Nếu bê tông được chỉ định bằng mác bê tông theo cường độ chịu nén M, thì cường độ bê tông yêu cầu Ryc = M(1-1,64υ) (2.8)

Trường hợp không xác định được hệ số biến động và chấp nhận chất lượng bê tông ở mức trung bình, có thể lấy giá trị υ = 0,135 (TCVN 5574:2012), khi đó Ryc = 0,778M

+ Đánh giá cường độ bê tông trên kết cấu công trình:

- Trường hợp sử dụng phương pháp khoan lấy mẫu: Rht ≥ 0,9.Ryc

và Rmin ≥ 0,75.Ryc

- Trường hợp sử dụng phương pháp không phá hủy: Rht ≥ 0,9.Ryc

2.3 ĐÁNH GIÁ CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG THEO CÁC MẪU Ở HIỆN TRƯỜNG THEO TIÊU CHUẨN ACI 318 VÀ ACI 214.4R-03

2.3.1 Qui trình lấy mẫu và các yếu tố ảnh hưởng đến cường

độ mẫu hiện trường theo ACI 214.4R-03

Khi tiến hành xác định cường độ hiện trường của cấu kiện cột bằng phương pháp khoan lấy mẫu, các mẫu khoan phải được lấy tại phần giữa cột để đảm bảo đánh giá đúng cường độ bê tông hiện trường, các mẫu cần được lấy sau khi bê tông đạt 14 ngày tuổi để đảm bảo mẫu không bị hư hỏng và 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

2.3.2 Đánh giá cường độ hiện trường

a Đánh giá cường độ hiện trường mẫu khoan

+ Xác định fci theo công thức (2.9)

Các giá trị Fl/d; Fdia; Fmc; Fd là các hệ số ảnh hưởng đến cường độ

bê tông hiện trường được xác định theo bảng 2.3 và bảng 2.4

+ Xác định fc theo công thức (2.10)

Bê tông trong cấu kiện hoặc kết cấu công trình được coi là đạt yêu cầu về cường độ chịu nén khi: fc≥ 0,85.fc’ và fcimin ≥ 0,75.fc’ Qui đổi mác bê tông (M) (kG/cm2) sang cường độ đặc trưng (fc’) như sau:

Cường độ trung bình f’cr (MPa) theo công thức (2.11)

−

cr

f

; nếu fc’ > 35MPa

thiết kế của các cấu kiện, kết cấu đã khoan mẫu

Xác định theo các yếu tố dung sai thông thường hoặc sử dụng phương pháp tiếp cận do Bartlett và MacGregor đề xuất

* Tính theo các yếu tố dung sai thông thường theo các bước sau: + Xác định sc theo công thức (2.12) và sa theo công thức (2.13) + Xác định f theo công thức (2.14)

+ Cường độ đặc trưng tương đương (f’c,eq) được xác đinh theo công thức (2.15)

* Tính theo Bartlett và MacGregor đề xuất: xác định theo công thức (2.16) và ( fc)CL là cường độ trung bình tính theo mức độ tin cậy CL và được xác định theo công thức (2.17)

2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2

- Để đảm bảo đánh giá đúng giá trị cường độ hiện trường của

bê tông, quá trình thí nghiệm cần đảm bảo các bước triển khai theo Tiêu chuẩn và cần chú ý đến những yếu tố ảnh hưởng đến cường độ

bê tông hiện trường như sự biến động ngẫu nhiên của cường độ bê tông hiện trường trong bản thân một kết cấu, cấu kiện hoặc giữa các kết cấu, cấu kiện do tác động của việc cân đông vật liệu; sự biến động có tính quy luật của cường độ bê tông hiện trường trong bản thân một kết cấu, cấu kiện dưới tác động của trọng lượng bản thân; tuổi của bê tông ở các kết cấu, cấu kiện khác nhau cũng làm cho cường độ bê tông hiện trường khác nhau, nhất là sự chênh lệch tuổi trong phạm vi 28 ngày tuổi đầu đóng rắn và độ ẩm của bê tông hiện trường khác với độ ẩm của mẫu lập phương tiêu chuẩn khi xây dựng đường chuẩn

- Muốn 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

- Với khối lượng lý thuyết trình bày các phương pháp xác định

và đánh giá cường độ của bê tông hiện trường theo Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam (TCXDVN 239:2006, TCVN 4453:1995, TCVN 5574:2012); Tiêu chuẩn ACI 318 và ACI 214.4R-03 ở trên đủ cơ sở

để thực hiện khối lượng công việc Chương 3: Đánh giá cường độ

chịu nén của bê tông tại hiện trường một số công trình ở Trà Vinh

CHƯƠNG 3 ĐÁNH GIÁ CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA BÊ TÔNG TẠI HIỆN TRƯỜNG MỘT SỐ CÔNG TRÌNH Ở TRÀ VINH

3.1 ĐÁNH GIÁ CƯỜNG ĐỘ NÉN CỦA CÔNG TRÌNH BỆNH VIỆN ĐA KHOA KHU VỰC TIỂU CẦN TỈNH TRÀ VINH

3.1.1 Đánh giá cường độ của bê tông theo các mẫu ở hiện trường theo Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam (TCXDVN

239:2006, TCVN 4453:1995, TCVN 5574:2012)

a Hạng mục Khu khám đa khoa và điều trị ngoại trú

(Kết quả tính được trình bày trong Phụ lục 01)

- Cột tầng 1: mác bê tông thiết kế M=200kG/cm2=20MPa

Ryc=16,52MPa; 0,9Ryc=14,87MPa; Rht=26,0MPa>0,9Ryc

- Cột tầng 2: mác bê tông thiết kế M=200kG/cm2=20MPa

Ryc=16,43MPa; 0,9Ryc=14,79MPa; Rht=26,0MPa>0,9Ryc

Kết luận: Kết cấu đảm bảo khả năng chịu lực theo thiết kế

3.1.2 Đánh giá cường độ của bê tông theo các mẫu ở hiện trường theo ACI 318 và ACI 214.4R-03

a Hạng mục Khối Chuyên khoa lẻ

(Kết quả tính tương tự cho các cột, các tầng các hạng mục công trình còn lại và được trình bày trong Phụ lục 02)

- Cột tầng 1: mác bê tông thiết kế M = 200kG/cm2 = 20MPa Cấu kiện Cột

17-B

Cột 12-C

Cột 13-D

Cột 3-E

Cột 5-F

Cột 7-F

Cột 1-G

Cột 24-G

Cột 19-H

fci (MPa) 22,13 21,25 23,34 19,08 20,80 23,73 19,18 18,87 19,28

c

f’cr=16,0MPa; fc’=9,0MPa; 0,85.fc’=7,65MPa; 0,75.fc’=6,75MPa

f c =20,85MPa>0,85.fc’ và fcimin=18,87MPa>0,75.fc’

f’c,eq=15,55MPa (lớn hơn cường độ f’c)

- Cột tầng 2: mác bê tông thiết kế M=200kG/cm2=20MPa

Cấu kiện Cột

16-B

Cột 20-C

Cột 4-E

Cột 1-F

Cột 11-F

Cột 8-G

Cột 14-G

Cột 23-H

Cột 18-K

fci (MPa) 20,53 20,65 21,93 18,91 22,72 18,10 20,96 21,79 16,52

f c=20,23MPa>0,85.fc’ và fcimin=16,52MPa>0,75.fc’

f’c,eq=15,06MPa (lớn hơn cường độ f’c)

- Cột tầng 3: mác bê tông thiết kế M=200kG/cm2=20MPa

Cột

15-G

Cột 24-G

Cột 2-H

Cột

10-K

Cột 22-L

f ci (MPa) 18,15 19,25 17,49 17,73 18,85 18,73 18,20 17,90 16,95

f c=18,14 MPa>0,85.fc’ và fcimin=16,95MPa>0,75.fc’

f’c,eq=13,64MPa (lớn hơn cường độ f’c)

Kết luận: Cường độ nén của bê tông cấu kiện đạt yêu cầu thiết kế

Cột 13-D

Cột 3-E

Cột 5-F

Cột 7-F

Cột 1-G

Cột 24-G

Cột 19-H

Cột 4-E

Cột 1-F

Cột 11-F

Cột 8-G

Cột 14-G

Cột 23-H

Cột 18-K

Cột 21-E

Cột 5-F

Cột 17-F

Cột 15-G

Cột 24-G

Cột 2-H

Cột 10-K

Cột 22-L

3.2 ĐÁNH GIÁ CƯỜNG ĐỘ NÉN CỦA BÊ TÔNG CỘT CÔNG TRÌNH BỆNH VIỆN LAO VÀ BỆNH PHỔI TỈNH TRÀ VINH

3.2.1 Đánh giá cường độ của bê tông theo các mẫu ở hiện trường theo TCXDVN 239:2006, TCVN 4453:1995, TCVN 5574:2012

a Hạng mục Khối Nhà A

Theo kết quả tính toán (Phụ lục 01) ta có:

- Cột tầng 1: mác bê tông thiết kế M=200kG/cm2=20MPa

Rht=24,38MPa; Ryc=17,40MPa; 0,9Ryc=15,66MPa; Rht>0,9Ryc

- Cột tầng 2: mác bê tông thiết kế M=200kG/cm2=20MPa

Rht=24,63MPa; Ryc=19,11MPa; 0,9Ryc=17,20MPa; Rht>0,9Ryc

Kết luận: Kết cấu đảm bảo khả năng chịu lực theo thiết kế