Luận văn thạc sĩ khảo sát đánh giá hiện trạng chất lượng bê tông công trình hạ tầng trên địa bàn thành phố đà nẵng

Trong nghiên cứu này, tác giả tiến hành khảo sát khoan lấy lõi mẫu bê tông tại hiện trường để thí nghiệm đánh giá cường độ chịu nén của bê tông, nhằm mục đích xác định một các

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -    -

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -    -

KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS PHẠM MỸ

.

Đà Nẵng 2019

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sỹ chuyên ngành kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp với đề tài “Nghiên cứu khảo sát đánh giá hiện trạng chất lượng bê tông công trình Hạ tầng trên địa bàn thành phố Đà Nẵng” là công trình nghiên cứu do tôi thực hiện

Các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực Tất cả các trích dẫn đã được ghi rõ nguồn gốc

Học viên

Hoàng Ngọc Quang

TÓM TẮT LUẬN VĂN KHẢO SÁT ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG CHẤT LƯỢNG BÊ TÔNG CÔNG

TRÌNH HẠ TẦNG TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

Học viên: Hoàng Ngọc Quang

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp

Mã số: 85.80.201

Khóa: K35 - Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng

Tóm tắt: Hiện nay kết cấu bê tông và bê tông cốt thép được sử dụng rộng rãi trong các công trình hạ tầng tại các khu dân cư trên địa bàn thành phố Đà Nẵng Trong nghiên cứu này, tác giả tiến hành khảo sát khoan lấy lõi mẫu bê tông tại hiện trường để thí nghiệm đánh giá cường độ chịu nén của bê tông, nhằm mục đích xác định một cách định lượng cường độ chịu nén thực tế của cấu kiện tại các công trình hạ tầng trên địa bàn thành phố

Đà Nẵng, làm cơ sở đánh giá khả năng chịu lực còn lại, mức độ an toàn và tuổi thọ của các hạng mục công trình dưới tác động của môi trường và tải trọng sử dụng Trên cơ sở đó, đề xuất quy trình kiểm tra đánh giá định kỳ cường độ chịu nén của bê tông trong công trình hạ tầng nhằm có biện pháp thay mới, cải tạo, sữa chửa hoặc nâng cấp đối với các công trình đã đưa vào khai thác, sử dụng tại các Khu dân cư trên địa bàn thành phố

Đà Nẵng một cách hiệu quả và hợp lý

SURVEY ON EVALUATION OF CONSTRUCTION QUALITY STATUS ON

INFRASTRUCTURE WORKS IN DA NANG CITY

Summary: Nowadays, the construction of buildings with concrete and armoured concrete is widely used in residential areas in Danang City

In this thesis, author studies on concrete samples obtained by the drilling These experimental samples are evaluated the compressive strength of concrete, in order to give an indication of the actual strength of the structures at site These criteria are basis

to assess the safety of the works under the impact of environment and also the current load to check, evaluate the compressive strength of the concrete at locations of work to assess the compressive strength of concrete for design, renovation and repair of works that have been put into operation and have been using in residential areas in Da Nang city

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN

TÓM TẮT LUẬN VĂN

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG BIỂU

DANH MỤC HÌNH ẢNH

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài: 1

2 Mục tiêu nghiên cứu đề tài: 6

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: 6

4 Phương pháp nghiên cứu: 7

5 Nội dung nghiên cứu: 7

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU BÊ TÔNG, BÊ TÔNG CỐT THÉP 8

1 Đặt vấn đề: 8

1.1 Các khái niệm cơ bản: 10

1.1.1 Bê tông: 10

1.1.2.Bê tông cốt thép: 10

1.1.3.Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ bê tông: 10

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG CHẤT LƯỢNG BÊ TÔNG HIỆN TRƯỜNG 15

2.1 Tổng quan đánh giá cường độ bê tông: 15

2.1.1 Đánh giá cường độ bê tông bằng phương pháp khoan lấy lõi: 15

2.1.2 Lập kế hoạch chương trình thí nghiệm: 15

2.1.3 Lõi khoan: 16

2.1.4 Công tác nén mẫu: 18

2.1.5.Tính toán cường độ bê tông hiện trường: 19

CHƯƠNG III: KHẢO SÁT ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG CHẤT LƯỢNG BÊ TÔNG TẠI CÔNG TRÌNH TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG 22

3.1 Công trình HTKTKhu dân cư phục vụ giải tỏa Khu dân cư Làng Cá Nại Hiên Đông 24

3.1.1 Khảo sát chất lượng hạng mục Thoát nước: 24

3.1.2.Khảo sát chất lượng hạng mục giao thông bó vỉa: 34

3.2 Công trình Khu B - Khu dân cư Nam cầu Cẩm Lệ Mở rộng (giai đoạn 2 - phân kỳ 2) 37

3.2.1.Khảo sát chất lượng hạng mục Thoát nước: 37

3.2.2.Khảo sát chất lượng hạng mục giao thông bó vỉa: 42

3.3 Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bê tông: 43 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 57

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1: Giá trị hệ số 𝑡𝑎 với độ tin cậy 0,95 21 Bảng 1: Hệ số tác động đến cường độ bê tông hiện trường 49

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.0: Tổng quan về thành phố Đà Nẵng 1

Hình 2.0: Hệ thống đường nội thị thành phố Đà Nẵng 2

Hình 3.0: Cầu Thuận Phước 3

Hình 4.0: Đường biển 4

Hình 1.1: Thí nghiệm khoan lấy lõi 9

Hình 3.1: Công trình Khu B - KDC Nam cầu Cẩm Lệ Mở rộng (giai đoạn 2-phân kỳ 2) 22

Hình 3.2: Công trình KDC phục vụ giải tỏa khu dân cư Làng Cá Nại Hiên Đông 23

Hình 3.1 Cường độ bê tông hiện trường hệ thống mương thoát nước tại 5 nhánh mương thuộc công trình KDC phục vụ giải tỏa Khu dân cư Làng Cá Nại Hiên Đông.25 Hình 3.2: Đánh giá cường độ bê tông hiện trường hệ thống mương thoát nước tại 5 nhánh mương thuộc công trình KDC phục vụ giải tỏa Khu dân cư Làng Cá Nại Hiên Đông 26

Hình 3.3: Khoan rút lõi bê tông mặt trên cống hộp tại Khu dân cư phục vụ giải tỏa Khu dân cư Làng Cá Nại Hiên Đông 27

Hình 3.4: Gia công và nén mẫu tại Phòng thí nghiệm LASXD1375 28

Hình 3.5: Cường độ bê tông hiện trường hạng mục bê tông mặt trên cống hộp thoát nước KDC phục vụ giải tỏa Khu dân cư Làng Cá Nại Hiên Đông 29

Hình 3.6: Đánh giá cường độ bê tông hiện trường hạng mục bê tông mặt trên cống hộp thoát nước Khu dân cư phục vụ giải tỏa Khu dân cư Làng Cá Nại Hiên Đông 30

Hình 3.7: Cường độ bê tông hiện trường hạng mục bê tông thân cống hộp thoát nước 32

Hình 3.8: So sánh cường độ bê tông hiện trường hạng mục bê tông mặt trên và thân cống hộp thoát nước KDC Làng cá Nại Hiên Đông 33

Hình 3.9: Đánh giá cường độ bê tông hiện trường hạng mục bê tông thân cống hộp thoát nước KDC Làng cá Nại Hiên Đông 34

Hình 3.11: Cường độ bê tông hiện trường bê tông bó vỉa Khu dân cư phục vụ giải tỏa Khu dân cư Làng Cá Nại Hiên Đông 35

Hình 3.12: Đánh giá cường độ bê tông hiện trường hạng mục bê tông bó vỉa Khu dân cư phục vụ giải tỏa Khu dân cư Làng Cá Nại Hiên Đông 36

Hình 3.1: Cường độ bê tông hiện trường hạng mục thân mương KDC Nam cầu Cẩm Lệ Mở rộng (giai đoạn 2 - phân kỳ 2) 37 Hình 3.2: Đánh giá cường độ bê tông hiện trường hạng mục thân mương KDC Nam

cầu Cẩm Lệ Mở rộng (giai đoạn 2 - phân kỳ 2) 38

Hình 3.3 Mẫu bê tông được gia công tại phòng thí nghiệm 39

Hình 3.4: Cường độ bê tông hiện trường hạng mục bê tông mặt trên cống hộp/hố ga KDC Nam cầu Cẩm Lệ Mở rộng (giai đoạn 2 - phân kỳ 2) 40

Hình 3.5: Cường độ bê tông hiện trường hạng mục bê tông mặt trên cống hộp/hố ga KDC Nam cầu Cẩm Lệ Mở rộng (giai đoạn 2 - phân kỳ 2) 40

Hình 3.6: Cường độ bê tông hiện trường hạng mục bê tông thân cống hộp KDC Nam cầu Cẩm Lệ Mở rộng (giai đoạn 2 - phân kỳ 2) 41

Hình 3.7: Cường độ bê tông hiện trường hạng mục bê tông thân cống hộp 41

Hình 3.8: Cường độ bê tông hiện trường bó vỉa KDC Nam cầu Cẩm Lệ Mở rộng (giai đoạn 2 - phân kỳ 2) 42

Hình 3.9 Đánh giá cường độ bê tông hiện trạng bê tông bó vỉa KDC Nam cầu Cẩm Lệ Mở rộng (giai đoạn 2 - phân kỳ 2) 42

Hình 3.10 : So sánh cường độ bê tông hiện trường hạng mục bê tông thân mương giữa KDC Làng cá Nại Hiên Đông với KDC Nam cầu Cẩm Lệ Mở rộng (giai đoạn 2 - phân kỳ 2) 43

Hình 3.11: So sánh cường độ bê tông hiện trường hạng mục bê tông mặt trên cống hộp/hố ga giữa KDC Làng cá Nại Hiên Đông và KDC Nam Cẩm Lệ Mở rộng (giai đoạn 2 - phân kỳ 2) 45

Hình 3.12: So sánh cường độ bê tông hiện trường hạng mục bê tông thân cống hộp/hố ga giữa KDC Làng cá Nại Hiên Đông và KDC Nam Cẩm Lệ Mở rộng (giai đoạn 2 - phân kỳ 2) 46

Hình 3.13: So sánh cường độ bê tông hiện trường hạng mục bê tông bó vỉa giữa KDC Khu dân cư Làng các Nại Hiên Đông và KDC Nam Cẩm Lệ Mở rộng (giai đoạn 2 - phân kỳ 2) 48

Bảng 2: Khảo sát hệ số tác động đến cường độ bê tông hiện trường 49

Hình 3.14: Các yếu tố tác động đến cường độ bê tông hiện trường 50

Hình 3.15: Tác động của biến X1 và X3 đến cường độ bê tông hiện trường 51

Hình 3.16: Tác động của biến X2 và X3 đến cường độ bê tông hiện trường 52

Hình 3.17: Tác động của biến X1 và X2 đến cường độ bê tông hiện trường 53

Hình 3.18: Tương tác giữa các yếu tố tác động đến cường độ bê tông hiện trường 54

Hình 3.19: Đánh giá độ tin cậy của kết quả khảo sát 55

Hình 3.20: Xác xuất phân bố của cường độ bê tông hiện trường 56

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài:

a Tổng quan về thành phố Đà Nẵng:

Hình 1.0: Tổng quan về thành phố Đà Nẵng Thành phố Đà Nẵng có diện tích 1.255,53 km² (Hình 1.0), trong đó phần đất liền là 950,53 km²; phần huyện đảo Hoàng Sa là 305 km²; thành phố Đà Nẵng hiện tại có tất cả

là 06 quận, 02 huyện là Hòa Vang và huyện đảo Hoàng Sa, thành phố trải dài từ 15°15' đến 16°40' Bắc và từ 107°17' đến 108°20' Đông Phía Bắc giáp tỉnh Thừa Thiên Huế, phía Tây và Nam giáp tỉnh Quảng Nam, phía Đông giáp biển Đông Trung tâm thành phố cách thủ đô Hà Nội 764 km về phía Bắc, cách thành phố Hồ Chí Minh 964 km về phía Nam Địa hình thành phố Đà Nẵng vừa có đồng bằng duyên hải, vừa có đồi núi Vùng núi cao và dốc tập trung ở phía Tây và Tây Bắc, từ đây có nhiều dãy núi chạy dài

ra biển, một số đồi thấp xen kẽ vùng đồng bằng ven biển hẹp là nơi tập trung nhiều rừng đầu nguồn và có ý nghĩa bảo vệ môi trường sinh thái của thành phố Đà Nẵng nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa điển hình, nhiệt độ cao và ít biến động Khí hậu Đà Nẵng

là nơi chuyển tiếp đan xen giữa khí hậu miền Bắc và miền Nam, với tính trội là khí hậu nhiệt đới điển hình ở phía Nam Mỗi năm có hai mùa rõ rệt: mùa mưa kéo dài từ tháng

8 đến tháng 12 và mùa khô từ tháng 1 đến tháng 7, thỉnh thoảng có những đợt rét mùa

đông nhưng không đậm và không kéo dài

Nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 25,9 °C; cao nhất vào các tháng 6, tháng 7 và

tháng 8 trung bình 28 – 30 °C; thấp nhất vào các tháng 12 trung bình 18 - 23°C Riêng

vùng rừng núi Bà Nà ở độ cao gần 1.500 m, nhiệt độ trung bình khoảng 20°C Độ ẩm

không khí trung bình là 83,4 %; cao nhất vào các tháng 10, tháng 11 trung bình 85,67 -

87,67 %; thấp nhất vào các tháng 6 và tháng 7 trung bình 76,67 - 77,33 % Lượng mưa

trung bình hàng năm là 2.504,57 mm; lượng mưa cao nhất vào các tháng 10, tháng 11

trung bình 550-1.000 mm/tháng; thấp nhất vào các tháng 1,2,3,4 trung bình 23 - 40

mm/tháng

- Hệ thống đường nội thị:

Hình 2.0: Hệ thống đường nội thị thành phố Đà Nẵng Các con đường đặc trưng nhất ở Đà Nẵng (Hình 2.0) như tuyến đường Bạch Đằng

chạy dọc theo bờ Tây của sông Hàn là con đường đẹp nhất tại Đà Nẵng hiện nay Trên

đường này có nhiều khu kiến trúc Pháp còn được lưu giữ khá nguyên vẹn như: Bảo tàng

Nghệ thuật Điêu khắc Chămpa, Hội đồng nhân dân thành phố, thư viện thành phố; tuyến

đường Điện Biên Phủ là cửa ngõ vào trung tâm thành phố, nối trung tâm thành phố với

Quốc lộ 1A

Hình 3.0: Cầu Thuận Phước

Cầu Thuận Phước (Hình 3.0) là cây cầu treo dây võng dài nhất Việt Nam dài 1.850

m bắc qua eo biển, vốn đầu tư gần 1.000 tỷ đồng từ nguồn ngân sách của thành phố đã được khánh thành năm 2009, nối từ cuối đường Nguyễn Tất Thành đến bán đảo Sơn Trà, được xem như là biểu tượng đón chào thuyền bè vào cửa vịnh Đà Nẵng Cầu có 4 làn xe, khoảng cách giữa hai trụ lên đến 405m, hai trụ chính cao 92 m, độ tĩnh không thông thuyền 27 m Cây cầu thể hiện hình dáng của một cánh chim đang vươn cao đôi cánh, tượng trưng cho sự trỗi dậy vươn mình ra biển lớn của một thành phố năng động

và giàu tiềm năng Cầu Nguyễn Văn Trỗi trước đây không có tên, đây là cây cầu dã chiến được quân đội Mỹ xây dựng năm 1968, lắp ghép từ các ống thép, mặt cầu bằng

gỗ dùng để phục vụ cho việc chuyên chở khí tài chiến tranh từ cảng sâu Tiên Sa vào thị xã Đà Nẵng Cầu Trần Thị Lý là cây cầu cổ nhất bắc qua sông Hàn Trước năm 1975 cầu có tên là cầu Trịnh Minh Thế, nguyên là cầu đường sắt được nâng cấp, nằm cách cầu Nguyễn Văn Trỗi khoảng 20m về phía thượng lưu và Cầu mới Nguyễn Văn Trỗi - Trần Thị Lý, thay thế hai cây cầu Nguyễn Văn Trỗi và Trần Thị Lý hiện nay, đã được khởi công xây dựng Cầu có tổng vốn đầu tư 1.498 tỷ đồng là loại cầu dây văng một trụ tháp nghiêng cao 145m so với mức nước biển, trên đỉnh tháp có bố trí một vọng cảnh

phục vụ cho du khách tham quan thành phố

- Đường ven biển:

Hình 4.0: Đường biển

Với một vị trí đặc biệt thuận lợi về giao thông đường biển (Hình 4.0) Đà Nẵng chỉ cách cảng Hải Phòng 310 hải lý, cảng Sài Gòn 520 hải lý, cảng Macao 480 hải lý, cảng Hồng Kông 550 hải lý, cảng Malaysia 720 hải lý, cảng Singapore 960 hải lý, cảng Đài Loan 1.030 hải lý, cảng Thái Lan 1060 hải lý nên rất thuận tiện cho việc đi lại, vận chuyển Chỉ cần khoảng 02 ngày đêm là các loại hàng hóa từ các nước trong khu vực như Phillipin, Malaysia, Singapore, Thái Lan đã có thể đến Đà Nẵng và ngược lại Là thương cảng lớn thứ 3 của Việt Nam, cảng Đà Nẵng có độ sâu trung bình từ 15m - 20m,

có khả năng tiếp nhận các tàu lớn có trọng tải đến 28.000 tấn và có chiều dài trên 220m Vịnh Đà Nẵng rộng và kín gió, là nơi neo đậu thuyền rất an toàn trong mùa mưa bão

b Khảo sát, đánh giá cường độ bê tông công trình trên địa bàn thành phố Đà Nẵng: Trong những năm qua thành phố Đà Nẵng luôn được coi là một hiện tượng, một hình mẫu về phát triển hạ tầng đô thị, hơn 20 năm phát triển đô thị Đến nay, diện tích

đô thị thành phố Đà Nẵng đã lên tới hơn 20.000 ha, gấp gần 4 lần diện tích cũ Hệ thống

hạ tầng được nâng cấp và phát triển khá đồng bộ, các khu dân cư mới được quy hoạch khá bài bản, các khu phố cũ được cải tạo nâng cấp đồng bộ mặt kiến trúc đô thị khang trang, có trật tự, điều kiện vệ sinh môi trường từng bước được cải thiện rõ rệt Để cụ thể hóa tầm nhìn đột phá về phát triển đô thị trong tương lai, hiện nay Đà Nẵng đang xúc tiến việc triển khai điều chỉnh quy hoạch, tiếp tục đầu tư xây dựng cơ sở hạ tầng của thành phố đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2045 Do vậy trong thời gian tới việc đầu

tư xây dựng các công trình hạ tầng trên địa bàn thành phố sẽ càng tăng cao, nhu cầu sử dụng về vật liệu xây dựng bê rông/bê tông cốt thép cho các công trình xây dựng là rất lớn Trong luận văn tác giả tập trung nghiên cứu khảo sát, đánh giá so sánh hiện trạng cường độ bê tông công trình ven biển và công trình nằm sâu trong đất liền tại 02 công trình cụ thể như sau:

1 Công trình HTKT Khu B - Khu dân cư Nam cầu Cẩm Lệ Mở rộng (giai đoạn 2 - phân kỳ 2), địa điểm xây dựng: huyện Hòa Vang:

- Căn cứ Quyết định số 1421/QĐ-SXD ngày 03/12/2008 của Giám đốc Sở Xây dựng thành phố Đà Nẵng về việc phê duyệt hồ sơ thiết kế, dự toán công trình HTKT Khu B - Khu dân cư Nam cầu Cẩm Lệ Mở rộng (giai đoạn 2 - phân kỳ 2), hạng mục: San nền, Thoát nước, Giao thông, Kênh kè hồ điều tiết cụ thể như sau:

- Hạng mục San nền: cao độ san nền tính toán trên cơ sờ cao trình các khu dân cư lân cận đã thi công nhằm khớp nối cao trình với các hạng mục thoát nước, giao thông trong khu vực tạo mạng lưới giao thông đồng bộ

- Hạng mục Giao thông: đầu tư xây dựng hoàn thiện các tuyến đường giao thông theo quy hoạch đã được UBND thành phố phê duyệt, tổng cộng 20 nhánh đường, chiều dài

L = 5.86.65m bao gồm các mặt cắt ngang đường cụ thể như sau:

Bn = 20,5m(5,0m+10m+5,0m); B = 11,5m(3,0m+5,5m+3,0m); B = 15m(4,0m+7,5m+4,0m)

+ Bó vỉa: bê tông M200, đá 1x2 lát gạch block vỉa hè

- Hạng mục Thoát nước: Tổng chiều dài mương thoát nước dọc L = 6.803.9m ống BTLT, cống qua đường tổng chiều dài L= 496m, cống hộp BxH = 2000x18000 tổng

chiều dài L = 52.35m, bê tông M200 đá 1x2

+ Kênh thoát nước B = 8m (Bđáy = 2m), tổng chiều dài L = 1.582.6m, kết cấu đáy kênh lát tâm BTCT đúc sẵn M200, đá 1x2, kích thước 60x60, mái kênh dầm BTCT đúc sẵn BTCT M200, đá 1x2, kích thước 50x50, đỉnh kênh, cơ kênh bê tông M200, đá 1x2 nhằm để thu gom nước mưa, nước sinh hoạt tại các tuyến đường sau đó chảy ra hệ thống thoát nước chung của thành phố

2 Công trình HTKT Khu dân cư Làng cá Nại Hiên Đông, địa điểm xây dựng: quận Sơn Trà:

- Căn cứ Quyết định số 1930/QĐ-SXD ngày 13/12/2010 của Giám đốc Sở Xây dựng thành phố Đà Nẵng về việc phê duyệt hồ sơ thiết kế, dự toán Công trình HTKT Khu dân

cư Làng cá Nại Hiên Đông hạng mục: Thoát nước, Giao thông cụ thể như sau:

- Hạng mục Giao thông: đầu tư xây dựng hoàn thiện các tuyến đường giao thông theo quy hoạch đã được duyệt, bao gồm các mặt cắt ngang đường cụ thể như sau:

Bn = 27m(6,0m+15m+6,0m); B = 16,5m(5,0m+10,5m+5,0m); B = 11,5m (3,0m+5,5m+3,0m)

+ Bó vỉa, vỉa hè: bê tông M200, đá 1x2 lát gạch block vỉa hè

- Hạng mục Thoát nước: đầu tư xây dựng hoàn thiện hệ thống thoát nước dọc khẩu độ B400, B600, B800, cống bản, khẩu độ B = 600, kết cấu bản cống bằng BTCT M200, đá 1x2, thân cống bằng BT M200, cống hộp khầu độ 3000x1500, kết cấu bằng BTCT Mác 250, đá 1x2 để thu gom nước mưa, nước sinh hoạt sau đó chảy về hệ thống thoát nước chung của thành phố

2 Mục tiêu nghiên cứu đề tài:

Xác định cường độ bê tông trên kết cấu công trình nhằm mục đích 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 trên địa bàn thành phố Đà Nẵng

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

Khoan lấy mẫu bê tông/bê tông cốt thép hạng mục mương thoát nước dọc đường,

đan mương, cống qua đường, đan cống và bó vỉa tại 02 công trình đại diện cho khu vực ven biển và khu vực trong đất liền Từ đó để đánh giá cường độ cho các khu dân cư trên địa bàn thành phố Đà Nẵng đã đưa vào khai thác, sử dụng; đồng thời để đưa ra chỉ số về cường độ thực tế của cấu kiện, kết cấu công trình làm cơ sở đánh giá mức độ an toàn của công trình dưới tác động của môi trường, tải trọng hiện tại hoặc để thiết kế cải tạo, sửa chữa

4 Phương pháp nghiên cứu:

Khảo sát, đo đạc, đánh giá cường độ bê tông bằng phương pháp khoan lấy lõi bê tông/bê tông cốt thép tại hiện hiện trường

5 Nội dung nghiên cứu:

Đánh giá chất lượng bê tông/bê tông cốt thép của hạng mục mương thoát nước dọc, đan mương, cống qua đường, đan cống và bó vỉa tại 02 công trình: Khu B - Khu dân cư Nam cầu Cẩm Lệ (giai đoạn 2 - phân kỳ 2); Khu dân cư phục vụ giải tỏa khu dân cư Làng Cá Nại Hiện Đông để so sánh, đánh giá sự suy giảm chất lượng của kết cấu bê

tông/bê tông cốt thép theo thời gian

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU BÊ TÔNG, BÊ TÔNG CỐT THÉP

1 Đặt vấn đề:

Kết cấu bê tông, bê tông cốt thép là vật liệu được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực xây hạ tầng tại các khu dân cư trên địa bàn thành phố Đà Nẵng, do cường độ và độ bền, tính sẵn có trong khu vực thành phố nên giá thành rẻ Do đó, ngày nay có một số lượng lớn các công trình trên điạ bàn thành phố sử dụng kết cấu bê tông/bê tông cốt thép và từng ngày con số này đang trong quá trình phát triển Trong số các tính chất cơ lý của

bê tông, cường độ nén bê tông là tính chất quan trọng nhất vì nó rất cần thiết để thiết kế một cấu kiện, kết cấu hoặc tính toán khả năng chịu tải của nó Cường độ nén không phải

là giá trị cố định trong suốt vòng đời bê tông do một số hiệu ứng như bảo dưỡng, ở độ tuổi sớm hơn và các vết nứt bên trong được phát triển (do hiệu ứng môi trường hoặc tải trọng) Do đó việc đánh giá cường độ nén bê tông tại chỗ là cần thiết trong nhiều tình huống cụ thể như sau:

- Kiểm soát chất lượng bê tông để đảm bảo tuân thủ đặc điểm kỹ thuật cho trường hợp xây dựng mới

- Khi có nghi ngờ về chất lượng bê tông trong một công trình mới

- Sự thay đổi trong việc sử dụng hoặc chức năng của một cấu trúc thì đòi hỏi phải đánh giá cường độ bê tông để tính toán chính xác công suất của kết cấu

- Sự yêu cầu thiết kế kháng chấn cho hầu hết các công trình hiện nay tại nhiều quốc gia cũng nhấn mạnh sự cần thiết phải đánh giá chính xác tại chỗ về cường độ bê tông trong các cấu trúc hiện có

- Thiệt hại do hỏa hoạn, mỏi, quá tải hoặc suy thoái chất lượng do tác động của môi trường

Qua các phân tích trên, nhằm để đảm bảo an toàn cho kết cấu trong quá trình đưa vào khai thác, sử dụng tại các khu dân cư cũng như duy trì tuổi thọ cho công trình Việc đánh giá chất lượng kết cấu bê tông, bê tông cốt thép là rất cần thiết tại các công trình trên địa bàn thành phố Đà Nẵng, đặc biệt là những công trình Hạ tầng kỹ thuật tại các khu dân cư sử dụng bê tông/bê tông cốt thép gần biển do chịu sự tác động của môi trường

tự nhiên rất lớn Do vậy chất lượng bê tông, cường độ bê tông bị suy giảm theo thời gian, nếu chúng ta không có biện pháp theo dõi, kiểm tra, đánh giá khả năng chịu lực còn lại của kết cấu thì khả năng gây mất an toàn, nguy hiểm đe dọa đến tính mạng và tài sản nói chung có xác suất rất cao

Vì vậy, việc đề xuất phương pháp thử nghiệm, đánh giá cường độ bê tông/bê tông cốt thép ở hiện trường tại các công trình hạ tầng kỹ thuật trên địa bàn thành phố Đà Nẵng là thiết thực Hiện nay có nhiều phương pháp được sử dụng để đánh giá cường độ

bê tông của kết cấu tại hiện trường, trong đó phương pháp khoan lõi là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất Tuy nhiên, nó có nhiều nhược điểm do tốn kém, mất thời gian, đôi khi bị hạn chế do việc tiếp cận máy đục lỗ khó khăn, chỉ đại diện cho khối lượng bê tông nhỏ và nó có tác dụng phá hủy cục bộ trên kết cấu

Các phương pháp thử nghiệm được sử dụng để đánh giá cường độ bê tông tại chỗ

là các phương pháp không phá hủy, như: súng bật nẩy kết hợp với siêu âm; các tính năng chính của các phương pháp này khi so sánh với phương pháp khoan lõi là đơn giản, nhanh chóng và chi phí thấp Tuy nhiên, nhược điểm chính của chúng là các phương pháp gián tiếp vì chúng không thể đo trực tiếp cường độ tại chỗ, chúng đo các thuộc tính

và cường độ khác được lấy từ mô hình chuyển đổi tương quan giữa các mô hình chuyển đổi giữa các cường độ và các thuộc tính được đo Do thực tế bê tông là một vật liệu không đồng nhất phần lớn, một mô hình duy nhất cho tất cả các bê tông không tồn tại Trong luận văn tác giả chỉ đề xuất phương pháp kết hợp giữa phương pháp khoan lẫy lõi (Hình 1.1) để xác định một cách tương đối chính xác cường độ bê tông tại hiện trường

Hình 1.1: Thí nghiệm khoan lấy lõi

1.1 Các khái niệm cơ bản:

1.1.1 Bê tông:

Bê tông là một loại đá nhân tạo, được hình thành bởi việc trộn các thành phần của cốt liệu thô, cốt liệu mịn, chất kết dính theo một tỷ lệ nhất định (được gọi là cấp phối bê tông) Trong bê tông, chất kết dính (xi măng + nước, nhựa đường, phụ gia ) làm vai trò liên kết các cốt liệu thô (đá, sỏi , đôi khi sử dụng vật liệu tổng hợp trong bê tông nhẹ)

và cốt liệu mịn (thường là cát, đá mạt, đá xay ) và khi đóng rắn, làm cho tất cả thành một khối cứng như đá

1.1.2 Bê tông cốt thép:

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, trong đó bê tông là loại đá nhân tạo có khả năng chịu nén tốt nhưng chịu kéo kém và là loại vật liệu giòn, ngược lại thép là vật liệu đàn hồi dẻo có khả năng chịu kéo, chịu nén tốt Vì vậy trong một kết cấu xây dựng cốt thép được đặt vào trong bê tông để tăng cường khả năng chịu lực của kết cấu từ đó kết cấu bê tông cốt thép ra đời

1.1.3 Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ bê tông:

a) Các thuật ngữ kỹ thuật:

Các thuật ngữ kỹ thuật của kết cấu bê tông/bê tông cốt thép trong mục này được sử dụng đúng theo tiêu chuẩn TCVN 5574:2012

- Cấp độ bền chịu nén của bê tông: Ký hiệu bằng chữ B, là giá trị trung bình thống kê

của cường độ chịu nén tức thời, tính bằng đơn vị MPa, với xác suất đảm bảo không dưới 95%, xác định trên các mẫu lập phương kích thước tiêu chuẩn 150mm x150mm x150mm được chế tạo, dưỡng hộ trong điều kiện tiêu chuẩn và thí nghiệm nén ở tuổi 28 ngày

- Cấp độ bền chịu kéo của bê tông: Ký hiệu bằng chữ Bt, là giá trị trung bình thống

kê của cường độ chịu kéo tức thời, tính bằng đơn vị MPa, với xác suất đảm bảo không dưới 95%, xác định trên các mẫu kéo chuẩn được chế tạo, dưỡng hộ trong điều kiện tiêu chuẩn và thí nghiệm kéo ở tuổi 28 ngày

- Mác bê tông theo cường độ chịu nén: Ký hiệu bằng chữ M, là cường độ của bê tông,

lấy bằng giá trị trung bình thống kê của cường độ chịu nén tức thời, tính bằng đơn vị (daN/cm2), xác định trên các mẫu lập phương kích thước tiêu chuẩn 150mx150m x150mm được chế tạo, bảo dưỡng trong điều kiện tiêu chuẩn và thí nghiệm nén ở tuổi

28 ngày

- Mác bê tông theo cường độ chịu kéo: Ký hiệu bằng chữ K: là cường độ của bê tông

lấy bằng giá trị trung bình thống kê của cường độ chịu kéo tức thời, tính bằng đơn vị (daN/cm2) được xác định trên các mẫu thử kéo chuẩn được chế tạo, dưỡng hộ trong điều kiện tiêu chuẩn và thí nghiệm kéo ở tuổi 28 ngày

b) Cường độ bê tông:

- Cường độ bê tông là chỉ tiêu quan trọng thể hiện khả năng chịu lực của vật liệu bê tông Hầu hết các công trình xây dựng sử dụng kết cấu bê tông/bê tông cốt thép, bê tông chịu nhiều trạng thái tác động khác nhau: nén, uốn, kéo, trượt trong đó khả năng chịu nén là ưu thế lớn nhất của bê tông Vì vậy, cường độ chịu nén thường được chọn làm chỉ tiêu đặt trưng đánh giá chất lượng của bê tông Cường độ bê tông nói chung bao gồm cường độ tính toán cường độ chịu nén và cường độ chịu kéo, cường độ đặt trưng và cường độ trung bình Cường độ chịu nén và cường độ chịu kéo của bê tông được xác định theo phương pháp thực nghiệm

- Xác định cường độ chịu kéo thông qua mẫu thí nghiệm bao gồm: mẫu chịu kéo đúng tâm, và mẫu chịu kéo khi uốn

Gọi 𝑅 và 𝑅𝑡 lần lượt là cường độ chịu nén và cường độ chịu kéo của bê tông, sự tương quan giữa hai đại lượng này thông qua biểu thức sau:

𝑅𝑡 = ∅𝑡√𝑅

(1) Hoặc 𝑅𝑡 = 0,6 + 0,06√𝑅

- Các giá trị này có thể bằng nhau hoặc khác nhau Giá trị trung bình của tập hợp mẫu trên ký hiệu 𝑅𝑚 gọi tắt là cường độ trung bình và được tính theo công thức sau

- 𝑆: hệ số phụ thuộc vào độ tin cậy xác suất, với độ tin cậy xác suất 95% thì 𝑆 =1,64

- 𝑣 : hệ số biến động được sử dụng đánh giá mức độ đồng nhất của bê tông Với công nghệ sản xuất ổn định, có quy trình kiểm tra chặt chẽ về thành phần cấp phối và chất lượng thi công của bê tông, thì 𝑣 = 0,135 Khi điều kiện thi công bình thường, nhưng không đủ số liệu thống kê thì 𝑣 = 0,15

c) Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ bê tông:

- Cường độ bê tông phụ thuộc vào nhiều yếu tố bao gồm chất lượng và thành phần cấp phối vật liệu chế tạo, quá trình thi công, công tác dưỡng hộ v.v Điều này có thể phân tích cụ thể bao gồm các yếu tố sau:

- Chất lượng và hàm lượng xi măng: Xi măng sử dụng chế tạo bê tông đóng vai trò rất quan trọng, hàm lượng và mác xi măng trong cấp phối bê tông nó quyết định mác của bê tông Nếu sử dụng xi măng mác cao chế tạo bê tông mác thấp, điều này sẽ không đảm bảo lượng xi măng trong 1m3 bê tông, dẫn đến các hạt cốt liệu thô (cát, đá) không liên kết tốt được với nhau, trường hợp này hỗn hợp bê tông dễ bị phân tầng làm cho chất lượng bê tông giảm Ngược lại sử dụng xi măng mác thấp chế tạo bê tông mác cao sẽ làm tăng lượng xi măng trong hỗn hợp cấp phối, tăng lượng nước, điều này làm tăng biến dạng co ngót trong kết cấu bê tông Bên cạnh đó tăng hàm lượng xi măng dẫn đến tăng giá thành đối với 1m3 bê tông

- Tỷ lệ nước/xi măng (N/XM): Nước/xi măng là yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến

cường độ tính khả năng biến dạng của bê tông, cường độ của bê tông tăng khi tăng mác

xi măng hoặc giảm tỷ lệ N/XM; nước trong hỗn hợp bê tông ảnh hưởng đến tính lưu biến của nó, yếu tố này ảnh hưởng đến quá trình đổ bê tông Nếu lượng nước ban đầu trong hỗn hợp bê tông vừa đủ, trong quá trình thuỷ hoá tạo nên màng nước liên kết bền chắc với hạt xi măng và sẽ làm cho hỗn hợp bê tông có tính đàn hồi, tính chịu kéo, khả năng chống cắt và cản nhớt Khi lượng nước tăng lên làm màng hấp thụ dày thêm, do sức căng bề mặt của nước, làm nước dịch chuyển trong hệ thông mao quản làm cho hỗn hợp bê tông có tính dẻo lớn Ngoài ra lượng nước thừa sau khi hỗn hợp bê tông đạt cường độ sẽ để lại nhiều lỗ rổng, tăng độ co ngót của kết cấu giảm độ đặc chắt của bê tông

- Độ cứng, độ sạch và tỷ lệ thành phần hạt của cốt liệu: thành phần bụi và tạp chất

sẽ tạo ra lớp màng trên bề mặt cốt liệu cản trở hạt cốt liệu liên kết chặt với nhau thông qua chất kết dính do hỗn hợp xi măng - nước tạo ra trong quá trình thuỷ hoá Kết quả làm cho cường độ của khối bê tông giảm đáng kể có khi đạt đến (30 - 40)% Hàm lượng cát trong hỗn hợp cốt liệu ảnh hưởng lớn đến chất lượng của hỗn hợp bê tông Nếu hỗn hợp bê tông có hàm lượng cát hợp lý sẽ làm cho hỗn hợp bê tông có tính lưu động phù hợp tạo thuận lợi cho quá trình thi công, tăng độ đặc chắt và cường độ, giảm hàm lượng

xi măng đến mức thấp nhất

- Công nghệ thi công: quá trình nhào trộn vữa bê tông, thời gian nhào trộn, vận chuyển, tổ chức thi công (công tác ván khuôn, đầm nén, điều kiện môi trường, bảo dưỡng) ảnh hưởng lớn đến chất lượng/cường độ bê tông

- Các loại phụ gia sử dụng khi thi công, thời gian tác động của tải trọng cũng có ảnh hưởng lớn đến cường độ bê tông; cường độ bê tông tăng dần theo thời gian, tăng nhanh lúc ban đầu (28 ngày đầu tiên) sau đó giảm dần Thực tế chứng minh theo thời gian cường độ chịu kéo tăng nhanh hơn cường độ chịu nén, theo thực nghiệm tương quan cường độ bê tông theo thời gian được xác định theo quan hệ

Công thức của Séc (1926):

𝑅𝑡 = 𝑅1+ (𝑅10− 𝑅1) 𝑙𝑔𝑡 (3) Công thức của Nga do Skramtaep đề xuất năm 1935:

𝑅𝑡 = 𝑅28 𝑙𝑔𝑡

Trong đó: 𝑡: giới hạn từ 7 ngày đến 300 ngày

Công thức của viện nghiên cứu bê tông Hoa Kỳ ACI:

𝑅𝑡 = 𝑅28 𝑡

Trong đó: 𝑎 và 𝑏 là hai hệ số phụ thuộc vào loại xi măng Đối với xi măng thông thường thì 𝑎 = 4 và 𝑏 = 0,85, đối với xi măng đông kết nhanh 𝑎 = 2,3 và 𝑏 = 0,92

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG CHẤT LƯỢNG

BÊ TÔNG HIỆN TRƯỜNG

2.1 Tổng quan đánh giá cường độ bê tông:

2.1.1 Đánh giá cường độ bê tông bằng phương pháp khoan lấy lõi:

Thí nghiệm khoan lõi là kỹ thuật trực tiếp đánh giá cường độ chịu nén bê tông trong các kết cấu bê tông/bê tông cố t thép hiện trường Hiện nay có rất nhiều tiêu chuẩn và hướng dẫn các kỹ sư và kỹ thuật viên tiến hành khảo sát thực tế Những tiêu chuẩn được sử dụng rộng rãi nhất hiện này, tại Âu châu: EN 12504 - 1, 2000; EN 13791, 2007; tại Hoa Kỳ ACI 214.4R, 2003; ASTM C42, 2012; và tại Việt Nam TCVN 3105:1993, TCVN 3118:1993

Phương pháp đánh giá cường độ bê tông sử dụng phương pháp khoan lấy lõi có thể tóm tắt trong các bước chính sau:

- Lập kế hoạch chương trình thí nghiệm

- Khoan lấy lõi

- Nén lõi xác định cường độ

- Tính toán phân tích cường độ lõi khoan

Trong phần này, mỗi bước được thảo luận trước khi đưa ra một số kết luận

2.1.2 Lập kế hoạch chương trình thí nghiệm:

Lập kế hoạch chương trình thí nghiệm bao gồm chỉ định số lượng lõi và chọn vị trí của chúng trong cấu trúc Để chọn một số lõi phù hợp, cần phải dựa vào hai yếu tố chính: kích thước của khu vực thử nghiệm được khảo sát bao gồm: một cấu kiện, một số cấu kiện tại công trình; độ bất định cho phép liên quan đến cường độ đo đạt ở mức độ nào, nghĩa là độ tin cậy cuối cùng của kết quả là bao nhiêu

Tiêu chuẩn EN 12504 - 1, 2000 không đề cập đến số lượng lõi và nó tập trung vào quá trình lấy lõi, kiểm tra chúng và kiểm tra lõi khi nén Tiêu chuẩn EN 13791, 2007 yêu cầu ít nhất 15 lõi với đường kính danh nghĩa tối thiểu 100 mm, để đánh giá cường độ bằng cách sử dụng cách tiếp cận A trong tiêu chuẩn này, phương pháp này được dùng

để đánh giá các đặc tính cường độ bê tông hiện trường chỉ sử dụng phương pháp khoan lấy lõi Ngoài ra, nó chấp nhận sử dụng 03 đến 14 lõi khi áp dụng một cách tiếp cận B cũng được trình bày trong tiêu chuẩn này để đánh giá các đặc tính cường độ bê tông hiện trường chỉ sử dụng phương pháp khoan lấy lõi Tuy nhiên, EN 13791, 2007 cảnh báo rằng độ tin cậy của phương pháp B thấp hơn phương pháp A do độ bất định thấp liên quan đến số lượng lõi nhỏ, trong mọi trường hợp cho mỗi vùng thử nghiệm, số lõi này phải được nhân với ba khi sử dụng lõi có đường kính 50mm

ACI 214.4R, 2003 chi tiết hơn về vấn đề này vì nó cung cấp công thức tính số lõi tương ứng với biến thiên cường độ bê tông cụ thể và sai số được xác định trước giữa cường độ trung bình ước tính và cường độ trung bình mẫu được đưa ra trong phương trình ( 2.1) (cho độ tin cậy 95%):

Trong đó:

- 𝑁𝐶: số lượng lõi đề xuất

- 𝑒: sai số tối đa được xác định trước được biểu thị bằng phần trăm của trung bình mẫu

- 𝐶𝑉: độ biến thiên cường độ bê tông (tính theo hệ số biến thiên) cho toàn bộ mẫu, tính bằng phần trăm

Ngoài ra, khi chọn vị trí thử nghiệm trong cấu kiện, cần xem xét một số yếu tố do ảnh hưởng của chúng đến cường độ nén đo được Những yếu tố này là:

- Hướng lõi khoan đối với hướng đổ bê tông, với cường độ thấp hơn thu được từ lõi khoan ngang

- Bê tông ở dưới cùng của cấu kiện thường cứng hơn bê tông ở trên cùng

- Vị trí của cốt thép trong cấu kiện cần tránh ASTM C42, 2012 Nó cũng là cần thiết để tránh lõi gần các cạnh hoặc mối nối của giữa các cấu kiện

2.1.3 Lõi khoan:

- Trước khi khoan lõi, cần phải chọn kích thước của nó (đường kính và chiều dài)

và kết quả là tỷ lệ giữa chiều dài và đường kính (L/D) phải thích hợp, việc lựa chọn

đường kính lõi được chi phối bởi một số yếu tố ảnh hưởng Điều quan trọng nhất là tỷ

lệ kích thước đường kính lõi đối với kích thước lớn nhất của cốt liệu (D/A) Độ bất định tăng khi tỷ lệ (D/A) giảm EN 12504 - 1, 2000 yêu cầu tỷ lệ kích thước đường kính lõi đối với kích thước lớn nhất của cốt liệu bằng hoặc hơn 3.0 trong khi ASTM C42, 2012 chấp nhận giá trị từ 2.0 trở lên Yếu tố thứ hai là kích thước cấu kiện có thể kiểm soát đường kính lõi khi cấu kiện có kích thước nhỏ Khoảng cách giữa cốt thép cũng có thể dẫn đến đường kính lõi bé hơn Ở nhiều quốc gia, đường kính tối thiểu 100 mm được sử dụng, với 150 mm được ưu tiên, mặc dù ở Úc 75 mm được coi là có thể chấp nhận được

- Chiều dài lõi được kiểm soát bởi tỷ lệ L/D và đường kính lõi Tỷ lệ L/D phải nằm trong khoảng từ 1 đến 2,0 Các tiêu chuẩn EN 12504 - 1, 2000 và ASTM C42, 2012 thiên về tỷ lệ L/D là 1.0 khi kết quả cường độ được so sánh với cường độ mẫu nén lập phương và 2,0 để so sánh với cường độ mẫu nén trụ Đối với các lõi có tỷ lệ L/D nhỏ hơn 2 và cường độ kết quả sẽ được so sánh với cường độ mẫu nén trụ, nên áp dụng hệ

số hiệu chỉnh phù hợp Tỷ lệ L/D nhỏ hơn 1,0 không được phép sử dụng cho thử nghiệm nén trong khi tỷ lệ lớn hơn 2,0 có thể giảm xuống 2,0 bằng cách cắt bớt chiều dài lõi

- Mẫu lõi được khoan rút từ cấu kiện kết cấu bằng dụng cụ cắt có các lưỡi kim cương gắn vào nòng cốt, xem thiết bị khoan lõi trong Do bất kỳ chuyển động nào trong quá trình khoan có thể dẫn đến lõi bị hư hỏng, vì vậy giàn khoan phải được neo chắc chắn vào cấu kiện bê tông Ngoài ra, nó phải vuông góc với bề mặt mà lõi được lấy ra để tránh cắt lõi bị biến dạng Mũi khoan thường được bôi trơn hoặc làm mát bằng nước

EN 12504-1, 2000 và ASTM C42, 2012 yêu cầu các mẫu lõi được sử dụng để xác định cường độ nén không được chứa cốt thép nhúng bất cứ khi nào có thể Trong khi BS 1881: Phần 120, 1983 và Hiệp hội bê tông (Báo cáo kỹ thuật của Hiệp hội bê tông số 11,1987) đề xuất một hệ số hiệu chỉnh được áp dụng cho cường độ lõi để tính đến sự hiện diện của thanh cốt thép vuông góc với trục của cốt lõi Các lõi có chứa cốt thép thanh trong hoặc gần với trục dọc của lõi không được phép đánh giá cường độ EN 12504

- 1, 2000; ASTM C42, 2012) Do hệ số hiệu chỉnh được lấy từ một công thức thực nghiệm nên việc áp dụng yếu tố này vào cường độ cốt lõi sẽ làm tăng thêm độ bất động

Do đó, tốt hơn là tránh sử dụng hệ số hiệu chỉnh bằng cách sử dụng các công cụ không phá hủy như Covermeter hoặc GPR để xác định vị trí phù hợp giữa các cốt thép trước khi khoan lõi Khả năng khác để tránh sử dụng hệ số hiệu chỉnh là khoan lõi có chiều

dài đủ và loại bỏ phần có chứa cốt thép tất nhiên nếu phần còn lại có tỷ lệ chiều dài với đường kính được chấp nhận Cuối cùng, lỗ khoan trong cấu kiện sau quá trình khoan phải được lấp đầy bằng bê tông hoặc epoxy hoặc các chất độn phù hợp khác

2.1.4 Công tác nén mẫu:

- Trong phòng thí nghiệm, các lõi nên được kiểm tra trực quan để kiểm tra tình trạng của chúng và để có thông tin có thể hỗ trợ cho việc tính toán, phân tích cường độ lõi thu được từ thử nghiệm nén sau này Việc kiểm tra trực quan có thể cung cấp thông tin về: kích thước và hình dạng tổng hợp, sự hiện diện của các lỗ rỗng, độ sâu của cacbonat, sự hiện diện của vết nứt và chiều sâu và chiều rộng của nó, sự hiện diện của cốt thép, hư hỏng hoặc khuyết tật và bất kỳ sự bất thường nào trong mẫu vật Việc tính toán mật độ lõi gần đúng cũng có thể hữu ích trong việc giải thích cường độ lõi đo được Ngoài ra, kiểm tra lõi bằng cách đo tốc độ xung siêu âm có thể cung cấp cái nhìn sâu sắc hơn về tính đồng nhất cụ thể và làm nổi bật bất kỳ khuyết tật vô hình bên trong nào

- Trước khi kiểm tra lõi bằng cách nén, mỗi mẫu thử phải được chuẩn bị bằng cách cưa các đầu của nó để tạo ra mẫu thử có chiều dài phù hợp, đầu phẳng và vuông góc với trục dọc của lõi Khi mẫu thử không phù hợp với yêu cầu về độ phẳng và độ vuông góc của các tiêu chuẩn EN 12390 - 1, 2000; ASTM C39, 2014, cần chuẩn bị bằng cách mài hoặc đóng nắp các đầu Sau đó, kích thước lõi (đường kính và chiều dài) được đo để sử dụng các giá trị này để tính tỷ lệ L/D và diện tích mặt cắt ngang của lõi

- Trong quá trình khoan và chuẩn bị mẫu thử, nước được sử dụng để bôi trơn các dụng cụ cắt Do đó, nước làm ướt này làm thay đổi điều kiện độ ẩm của lõi so với độ

ẩm ban đầu trong cấu trúc và cũng tạo ra gradient độ ẩm trong mẫu vật Độ bền lõi đo được ở điều kiện bão hòa thấp hơn so với mẫu khô tương đương 10 - 15% Do đó, việc kiểm tra lõi có điều kiện độ ẩm khác với cấu kiện khảo sát sẽ tạo ra sự phân kỳ cường độ lõi với cường độ cấu kiện hiện trường Không có phương pháp tiêu chuẩn để đảm bảo điều kiện độ ẩm giống hệt nhau giữa lõi, tại thời điểm thử nghiệm nén và cấu kiện khảo sát Tuy nhiên ASTM C42, 2012 cung cấp một quy trình để giảm thiểu tác động làm ẩm của quá trình khoan và chuẩn bị EN 12504 - 1, 2000 yêu cầu lõi thử nghiệm ở điều kiện bão hòa theo tiêu chuẩn này, độ bão hòa thu được sau ít nhất 40 giờ ngâm trong nước (20 ± 2) °C EN 13791, 2007 khuyến nghị thử nghiệm lõi tại một điều kiện

độ ẩm phụ thuộc vào cấu trúc tức là lõi thử nghiệm trong điều kiện khô nếu điều kiện trong cấu trúc khô, tuy nhiên khi điều kiện ẩm ướt trong cấu trúc, lõi được kiểm tra trong điều kiện bão hòa Rõ ràng là không có sự đồng thuận rõ ràng liên quan đến vấn đề này gây ra một số sự không chắc chắn bổ sung về việc đánh giá sức mạnh tại chỗ thực sự

- Thí nghiệm nén lõi được thực hiện theo tiêu chuẩn EN 12390 - 3, 2009; ASTM C39, 2014 và cường độ nén lõi có được bằng cách chia tải trọng tối đa cho diện tích mặt cắt lõi dựa trên đường kính lõi trung bình

2.1.5 Tính toán cường độ bê tông hiện trường:

a) Xác định cường độ bê tông hiện trường theo phương pháp phá huỷ:

Đối với phương pháp phá huỷ, trên cơ sở tổ mẫu có được, cường độ bê tông hiện trường (𝑅ℎ𝑡) được xác định theo quy trình sau:

- Xác định cường độ chịu nén mẫu khoan (𝑅𝑚𝑘) theo công thức

𝑅𝑚𝑘 =𝑃

Trong đó:

- Cường độ mẫu khoan 𝑅𝑚𝑘 tính bằng đơn vị MPa với độ chính xác đến 0,1 Mpa

- 𝑃: tải trọng nén thức tế đến khi mẫu phá hoại theo quy trình nén quy định trong TCVN 3118:1993 Đơn vị tính của 𝑃 là N và có độ chính xác đến 1N

- 𝐹: diện tích bề mặt chịu lực của mẫu khoan được tính bằng đơn vị mm2 với độ chính xác đến 1 mm2, trong đó 𝐹 = 𝜋(𝑑𝑚𝑘)2/4

- 𝑑𝑚𝑘: đường kính thực tế của mẫu khoan xác định theo đo kích thước mẫu quy định trong TCVN 3118:1993, tính bằng đơn vị mm với độ chính xác đến 1mm

- Xác định bê tông hiện trường của từng mẫu khoan (𝑅ℎ𝑡𝑖) theo công thức

- 𝐷: hệ số ảnh hưởng của phương khoan, 𝐷 = 2,5 khi phương khoan vuông góc với phương đổ bê tông, và 𝐷 = 2,3 khi phương khoan song song với phương đổ bê tông

- : hệ số ảnh hưởng của tỷ lệ chiều cao (ℎ) và đường kính (𝑑𝑚𝑘) của mẫu khoan đến cường độ bê tông Tỷ lệ ℎ/𝑑𝑚𝑘 phải nằm trong khoảng [1 − 2]

- ℎ: chiều cao mẫu khoan sau khi đã làm phẳng bề mặt để ép, xác định theo quy trình đo kích thước mẫu quy định trong TCVN 3118:1993, đơn vị tính bằng mm với độ chính xác đến 1mm

- 𝑘: hệ số ảnh hưởng của cốt thép trong mẫu khoan và được xác định như sau: trường hợp không có cốt thép 𝑘 = 1,0; trường hợp mẫu khoan chỉ chứa một thanh cốt thép, 𝑘 được tính trong công thức sau

𝑘 = 𝑘1 = 1 + 1,5 𝑑𝑡 𝑎

Trong đó:

- 𝑑𝑡: đường kính danh định của thanh cốt thép nằm trong mẫu khoan, tính bằng đơn

vị mm, với độ chính xác đến 1mm

- 𝑎: khoảng cách từ trục thanh thép đến đầu gần nhất của mẫu khoan, tính bằng đơn

vị mm với độ chính xác đến 1mm

Trong trường hợp mẫu khoan chứa từ hai thanh cốt thép trở lên, trước tiên cần xác định khoảng cách của từng thanh 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 trị số 𝑑𝑡 𝑎 lớn hơn đến cường độ mẫu khoan, hệ số 𝑘 xác định theo công thức

Trong đó:

- 𝑚: số mẫu nén được lấy trực tiếp từ cấu kiện

Như vậy cường độ bê tông hiện trường của cấu kiện tính theo công thức

𝑅ℎ𝑡 = (1 − 𝑡𝑎 𝑣ℎ𝑡)𝑅̅ℎ𝑡 (7) Trong đó:

- 𝑣ℎ𝑡: hệ số biến động cường độ bê tông của vùng kiểm tra trên cấu kiện xác định theo các tiêu chuẩn thí nghiệm TCXDVN 162:2004 và TCXD 225:1998

- 𝑡𝑎: hệ số phụ thuộc số lượng vùng kiểm tra

Bảng 1: Giá trị hệ số 𝑡𝑎 với độ tin cậy 0,95

CHƯƠNG III: KHẢO SÁT ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG CHẤT LƯỢNG BÊ TÔNG TẠI CÔNG TRÌNH TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

Hình 3.1: Công trình Khu B - KDC Nam cầu Cẩm Lệ Mở rộng (giai đoạn 2-phân kỳ 2)

Hình 3.2: Công trình KDC phục vụ giải tỏa khu dân cư Làng Cá Nại Hiên Đông Để đánh giá chất lượng bê tông hiện trường công trình hạ tầng trên địa bàn thành phố

Đà Nẵng dưới tác động của điều kiện môi trường, tác giả chọn 02 công trình mà vị trí xây dựng chịu tác động của điều kiện môi trường tương đối khác biệt Từ đó kết quả cho thấy sự ảnh hưởng rõ nét của yếu tố môi trường đến chất lượng của bê tông Vì vậy

nghiên cứu chọn các công trình hạ tầng thuộc hai địa điểm có yếu tố tác động của môi trường khác biệt rõ rệt, thứ nhất là công trình Khu dân cư Làng cá Nại Hiên Đông, khu vực này đặc trưng cho tác động của môi trường biển; thứ hai là công trình Khu dân cư Nam cầu Cẩm Lệ Mở rộng (giai đoạn 2 - phân kỳ 2), khu vực này nằm sâu trong đất liền nên hầu như không chịu tác động của điều kiện môi trường biển Vì vậy nội dung của chương 3 này dựa trên lý thuyết trình bày trong chương 2 và số liệu khảo sát đánh giá chất lượng bê tông hiện trường để tiến hành phân tích đánh giá chất lượng bê tông hiện trạng cho một số hạng mục công trình tại hai khu vực nêu trên

3.1 Công trình HTKTKhu dân cư phục vụ giải tỏa Khu dân cư Làng Cá Nại Hiên Đông

3.1.1 Khảo sát chất lượng hạng mục Thoát nước:

a) Hệ thống mương thoát nước:

Trong luận văn tiến hành khảo sát, bê tông mương Thoát nước tại công trình HTKT Khu dân cư phục vụ giải tỏa Khu dân cư Làng Cá Nại Hiên Đông Trong hạng mục này, theo hồ sơ thiết kế được phê duyệt thân mương B600, mác thiết kế của bê tông là M200, đá 1x2 Tiến hành khoan lấy mẫu bê tông tại hiện trường để thí nghiệm cường độ bê tông vào ngày 08/4/2019 bằng phương pháp khoan rút lõi bê tông nén mẫu để phân tích cường độ bê tông thực tế tại hiện trường được thực hiện vào ngày 09/4/2018

Tiến hành khảo sát, đánh giá hiện trạng chất lượng bê tông tại 05 nhánh mương thuộc công trình HTKT Khu dân cư phục vụ giải tỏa Khu dân cư Làng Cá Nại Hiên Đông, cụ thể như sau:

Nhánh 1 (HG47 - HG48) chiều dài 350m; Nhánh 2 (HG45 - HG46) chiều dài 450m Nhánh 3 (HG48 - HG49) chiều dài 550m; Nhánh 4 (HG51- HG52) chiều dài 600m; Nhánh 5 (HG60 - HG61) chiều dài 760m;

Mỗi nhánh mương tiến hành khoa 03 mẫu để xác định cường độ bê tông thực tế tại hiện trường cho hạng mục này Như vậy đối với hạng mục chúng ta có thể tiến hành xác định cường độ bê tông hiện trường cho hạng mục đó, kết quả so sánh với 4 nhánh mương còn lại nhằm cho thấy sự biến động cường độ bê tông hiện trường khi thay đổi vị trí các hạng mục trên địa bàn Từ đó chúng ta có thể đánh giá mức độ đồng nhất của bê tông

giữa các hạng mục với nhau, mức độ đồng nhất cũng là một trong những tiêu chí quan trọng sử dụng để đánh giá chất lượng của bê tông

Hình 3.1 Cường độ bê tông hiện trường hệ thống mương thoát nước tại 5 nhánh mương thuộc công trình KDC phục vụ giải tỏa Khu dân cư Làng Cá Nại Hiên Đông

Kết quả khảo sát cường độ bê tông hiện trường của 05 nhánh mương trên hệ thống mương thoát nước thuộc công trình Khu dân cư phục vụ giải tỏa Khu dân cư Làng Cá Nại Hiên Đông cho như trong (Hình 3.1) cho ta thấy tại mỗi nhánh mương trên hệ thống mương thoát nước được khoan nhiều tổ mẫu, kết quả được phân tích và xác định giá trị trung bình và độ lệch chuẩn của cường độ bê tông hiện trường được cho như trong (Hình 3.1) Kết quả cho ta thấy độ lệch giữa cường độ bê tông hiện trường bé nhất tại nhánh

IV, lớn nhất tại nhánh V, với cường độ bê tông hiện trường khoảng 7,6% Điều này cho thấy chất lượng thi công bê tông giữa các nhánh mương trên hệ thống mương thoát nước tại công trình HTKT Khu dân cư phục vụ giải tỏa Khu dân cư Làng Cá Nại Hiên Đông tương đối đồng đều Điều này cho thấy chất lượng quản lý thi công công tác bê tông tại hiện trường của hạng mục Thoát nước công trình Khu dân cư phục vụ giải tỏa Khu dân

cư Làng Cá Nại Hiên Đông tương đối tốt; với sự chênh lệch về cường độ bê tông hiện

Hạng mục bê tông thân mương

R ht của mẫu thứ 1

R ht của mẫu thứ 2

Rht của mẫu thứ 3

16.44726

17.15311

16.16438

17.49256

trường khoảng 7,6% chứng tỏ mức độ đồng nhất của bê tông tương đối cao Độ lệch chuẩn của kết quả khảo sát nằm trong khoảng cho phép trong lý thuyết phân tích

Hình 3.2: Đánh giá cường độ bê tông hiện trường hệ thống mương thoát nước tại 5

nhánh mương thuộc công trình KDC phục vụ giải tỏa Khu dân cư Làng Cá Nại Hiên

R28

thấy chất lượng bê tông trên tất cả 05 nhánh đã khảo sát đều đạt yêu cầu

- Với số lượng 05 nhánh mương được chọn kết quả đánh giá cường độ bê tông hiện trường được phân tích và tổng hợp cho như trong (Hình 3.1) và (Hình 3.2), là đủ lớn đại diện cho toàn bộ các tuyến mương thoát nước còn lại của công trình Như vậy kết quả khảo sát có thể sử dụng để đánh giá được chất lượng bê tông của hệ thống mương thoát nước thuộc công trình Khu dân cư phục vụ giải tỏa Khu dân cư Làng Cá Nại Hiên Đông

b) Hệ thống cống hộp và hố ga:

- Bê tông mặt trên nắp cống hộp/hố ga:

Cống hộp được thiết kế để thoát nước thi công ngầm dưới đất, cống hộp thường thiết kế chạy dọc dưới lòng các trục đường giao thông, vỉa hè hoặc xuyên ngang qua các

hệ thống thoát nước dọc đường giao thông Vì vậy đa số cống hộp tại các khu dân cư trên địa bàn thành phố Đà Nẵng được thiết kế chịu lực, thông thường mác thiết kế cho

hệ thống cống hộp là 250 daN/cm2, sử dụng đá 1x2

Hình 3.3: Khoan rút lõi bê tông mặt trên cống hộp tại Khu dân cư phục vụ giải tỏa

Khu dân cư Làng Cá Nại Hiên Đông Trong luận văn tiến hành khảo sát, đánh giá hiện trạng chất lượng bê tông bản trên cống hộp/nắp trên hố ga thuộc công trình HTKT Khu dân cư phục vụ giải tỏa Khu dân

cư Làng Cá Nại Hiên Đông, cụ thể như sau: Hệ thống cống hộp này được thiết kế tông

mác 250, đá 1x2, B=3000 đoạn HG35-HG40 (L = 100m)+HG, quá trình khoan lấy mẫu được tiến hành vào ngày 08/4/2019 được trình bày trong (Hình 3.3) Mẫu sau khi được khoan lấy theo quy trình, quy định trong tiêu chuẩn TCVN 3118-93 và TXDVN-239-

2006 Sau đó mẫu được tiến hành gia công và nén tại phòng thí nghiệm Kết quả tiến hành thí nghiệm nén mẫu thực hiện vào ngày 09/4/2019 và được trình bày trong (Hình 3.4)

Đây là hệ thống cống chịu lực kết quả khoan được tiến hành khảo sát trên 7 phân đoạn khác nhau của cống hộp trong khu vực dự án, tại mỗi nhánh khảo sát khoan rút một số tổ mẫu, mỗi tổ gồm 3 mẫu Với kế hoạch và sơ đồ khoan như đã phân tích cho phép phân tích đánh giá chất lượng trên toàn tuyến cống cụ thể như sau:

Hình 3.4: Gia công và nén mẫu tại Phòng thí nghiệm LASXD1375

Kết quả phân tích đánh giá chất lượng bê tông mặt trên cống hộp/nắp hố ga được trình bày trong (Hình 3.4) kết quả cho thấy độ lệch chuẩn của cường độ bê tông hiện

trường biến động tương đối lớn so sánh với bê tông hệ thống mương Kết quả này do chịu tác động của một số nguyên nhân là biến động của chiều cao mẫu, cốt thép lẫn trong mẫu khoan Nhưng độ lệch chuẩn vẫn nằm trong giới hạn cho phép của lý thuyết phân tích

Tương tự như trong hệ thống mương thoát nước, sự chênh lệch cường độ bê tông trung bình giữa các nhánh cống không lớn Giá trị cường độ trung bình lớn nhất là 22,94MPa tại nhánh số IV vượt khoảng 5,4% so với giá trị cường độ trung bình nhỏ nhất là 21,69MPa tại nhánh cống số VI, giá trị chênh lệch này nhỏ hơn giá trị chênh lệch trong hệ thống mương thoát nước được khảo sát trong mục 3.1.1 Điều này chứng tỏ chất lượng bê tông trong hệ thống cống khảo sát tương đối đồng nhất Giá trị cường độ trung bình bê tông hiện trường dao động quanh 22,0MPa

Hình 3.5: Cường độ bê tông hiện trường hạng mục bê tông mặt trên cống hộp thoát nước KDC phục vụ giải tỏa Khu dân cư Làng Cá Nại Hiên Đông

Tương tự kết quả đánh giá cường độ bê tông hiện tường được phân tích và tổng hợp như trong (Hình 3.5) Tại nhánh cống hộp I cường độ trung bình bê tông hiện trường là 22,28MPa giá trị này vượt 21,45% so với 90% cường độ bê tông yêu cầu, như vậy chất

Hạng mục bê tông mặt trên cống hộp

Rht của mẫu thứ 1

R ht của mẫu thứ 3

Rht trung bình