Tiếng Việt
English
Phương Pháp Thí Nghiệm Kiểm Tra Chất Lượng Của Vật Liệu, Kết Cấu Xây Dựng Trong Kiểm Định Chất Lượng Công Trình Xây Dựng
1. Phương pháp phá hoại mẫu lập lập biểu đồ đặc trưng của vật liệu, bê tông
Mục đích Phương pháp phá hoại mẫu được sử dụng nhằm tăng độ chính xác của kết quả thu được so với phương pháp không phá hoại.
Các vật liệu khảo sát đã có sẵn hoặc lấy ra từ công trình được chế tạo thành các mẫu thử. Hình dạng và kích thước của mẫu thử được xác định tùy theo:
- Cấu tạo vật liệu;
- Mục đích nghiên cứu, kiểm tra;
- Các quy định trong tiêu chuẩn quy phạm của Nhà nước, nếu đó là những vật liệu thông dụng.
Các mẫu vật liệu được vào máy thí nghiệm tương ứng với trạng thái làm việc của vật liệu (kéo, nén, uốn, xoắn), cho chịu tác dụng của lực ngoài có giá trị tăng dần theo từng cấp cho đến lúc mẫu bị phá hoại hoàn toàn. Dưới tác dụng của lực ngoài, vật liệu trong mẫu thử sẽ bị biến dạng tương ứng với trị số của ứng suất do các cấp tác dụng gây ra trong mẫu. Tương ứng với mỗi giá trị ứng suất do dùng các dụng cụ đó để đo trị số biến dạng tương đối trong vật liệu của mẫu thử.
Trong quá trình thực hiện để phản ánh đúng đắn trạng thái làm việc thực tế của vật liệu trong mẫu thì cần phải lưu khi thực hiện các khâu lựa chọn phương pháp thí nghiệm, kỹ thuật đo và biện pháp xử lý kết quả.
Hình 1: Nén mẫu bê tông lập phương 150x150x150
Biểu đồ đặc trưng vật liệu nhận được bằng phương pháp thí nghiệm phá hoại mẫu sẽ chịu ảnh hưởng trực tiếp các yếu tố sau:
- Tốc độ gia tải.
- Nhiệt độ môi trường.
- Trạng thái ứng suất tác dụng
Hình 2: Biểu đồ biến dạng của bê tông khi nén
Thực tế khi vật liệu làm việc trên kết cấu công trình sẽ chịu nhiều yếu tố ảnh hưởng khác làm thay đổi khả năng chịu lực so với điều kiện chuẩn. Các phương pháp phá hoạy mẫu thử thường ít có khả năng xét đến sự thay đổi đó.
2.Thí nghiệm xác định các đặc trưng cơ lý của vật liệu, bê tông
Xác định cường độ giới hạn chịu nén của bê tông
Để xác định cường độ của bê tông xây dựng công trình, trong quá trình thi công đổ bê tông các kết cấu đồng thời phải chế tạo và dưỡng hộ các mẫu thử riêng có hình khối lập phương hoặc hình khối trụ. Kích thước của mẫu thử cũng như phương pháp chế tạo và bảo dưỡng mẫu phải theo quy định của tiêu chuẩn tương ứng.
Trong quy phạm của các quốc gia dùng mẫu lập phương để xác định cường độ chịu nén của bê tông đều chọn mẫu có kích thước 150 x 150 150mm là mẫu cho giá trị cường độ chuẩn, vì:
- Kích thước tiết diện của các kết cấu trong nhà cửa và trong công trình thường không quá lớn;
- Hỗn hợp bê tông cỡ hạt 20-40mm để đạt được cường độ từ 200 đến 400 thông dụng;
- Thí nghiệm nén phải là loại mẫu không đồi hỏi máy có công suất lớn hơn 150T;
- Hao tốn vật liệu dùng cho chế tạo mẫu thử không quá nhiều.
Hình 3: Mẫu lập phương kích thước 150x150x150
Mẫu khoan lõi trên công trình
- Với mẫu hình trụ được khoan rút lõi tại công trình phải có chiều cao mẫu từ 1~2 lần đường kính mẫu khoan. Đường kính mẫu khoan tối thiểu phải bằng 2 lần đường kính cốt liệu hạt lớn nhất của bê tông (TCXDVN 239: 2006). Vì vậy, cần lựa chọn đường kính mẫu khoan một cách hợp lý với từng dạng cấu kiện, từng loại bê tông khác nhau.
Hình 4: ICCI tiến hành khoan lấy mẫu hiện trường
3. Phương pháp thí nghiệm không phá hủy và lập biểu đồ chuyển đổi vật liệu
Trong một số trường hợp yêu cầu bắt buộc không được phép lấy mẫu thử tại các cấu kiện ở hiện trường thì phương pháp thí nghiệm không phá hủy sẽ được ưu tiên sử dụng phương pháp này để thí nghiệm để đảm bảo tính nguyên vẹn của cấu kiện.
Trên thực tế, để có thể kể đến tất cả những yếu tố ảnh hưởng đến sự làm việc của vậy liệu trên công trình thường dùng các phương pháp nghiên cứu bằng cách khảo sát gián tiếp, không phá hoại vật liệu.
Ưu điểm phương pháp thí nghiệm không phá hoại có ưu điểm là trong quá trình nghiên cứu vật liệu không hư hỏng và không đòi hỏi phải giải phóng vật liệu khỏi trạng thái làm việc thực tế. Một số phương pháp thí nghiệm không phá hoại còn có khả năng đánh giá chất lượng và phát hiện các khuyết tật nằm sâu bên trong vật liệu và kết cấu công trình. Vì vậy các phương pháp khảo sát vật liệu và kết cấu công trình không phá hoại được sử dụng rộng rãi vào việc đánh giá chất lượng ngay trên kết cấu công trình thực tế.
Khi kiểm tra kết cấu công trình bằng phương pháp không phá hoại giải quyết hai nhiệm vụ:
- Xác định cường độ tại nhiều vị trí khác nhau để đánh giá được mức độ đồng nhất của vật liệu.
- Phát hiện các khuyết tật tồn tại bên trong môi trường vật liệu.
Hiện nay trong sản xuất, khi khảo sát các đặc trưng cơ – lý của vật liệu xây dựng thường được tiến hành đồng thời cùng một lúc cả hai phương pháp thí nghiệm phá hoại và thí nghiệm phá hoại vật liệu. Kết quả nhận được từ hai phương pháp sẽ bổ sung cho nhau để có được kết luận đánh giá chất lượng của vật liệu trên công trình với độ tin cậy và chính xác cao.
Hình 5: ICCI kiểm tra cường độ bê tông bằng súng bật nẩy
4. Phương pháp thí nghiệm bằng phương pháp không phá hủy kết cấu dựa trên các nguyên lý vật lý
Các phương pháp thử không phá hoại vật liệu dựa trên nguyên lý vật lý được dùng rộng rãi để đánh giá chất lượng của bê tông khi khảo sát kết cấu công trình xây dựng. Theo các nguyên lý vật lý, chia thành hai nhóm:
a. Nhóm dựa trên hiệu ứng của các tia phóng xạ Regen và gama
- Nhóm này bao gồm các phương pháp đo mà kết quả cho ngay giá trị tham số khảo sát, không qua tính toán trung gian hoặc so sánh chuyển đổi chuẩn.
- Phương pháp tiêu biểu để khảo sát chất lượng của bê tông thuộc nhóm nghiên cứu này cơ bản dựa trên hiệu ứng của các tia phóng xạ rơgen và gamma.
- Nội dung phương pháp thử:
+ Trong nghiên cứu vật liệu bằng tia phóng xạ, đại lượng đặc trưng cho độ chặt của môi trường vật liệu khảo sát là mức độ giảm yếu hay độ phân tán cường độ năng lượng của chùm phóng xạ gamma rọi qua môi trường vật liệu đó.
+ Khi khảo sát một hỗn hợp bê tông được đầm chặt hay bê tông trong các cấu kiện đúc sẵn hay trên kết của công trình, cần phải đặt trong môi trường bê tông đó một đầu phát trong đó có chứa chất phóng xạ (mỗi chất phóng xạ sẽ phát ra một năng lượng đó) và một đầu thu năng lượng đặt bên trên bề mặt của môi trường vật liệu để thu những năng lượng phóng xạ còn lại sau khi truyền qua nó. Sự chênh lệch cường độ năng lượng cho phép suy ra độ chặt của môi trường vật liệu.
b. Nhóm gồm các phương pháp theo nguyên lý truyền sóng siêu âm qua môi trường
- Nhóm này bao gồm các phương pháp thí nghiệm mà số đo không chỉ thị trực tiếp giá trị tham số khảo sát, muốn có được kết quả thường phải thông qua quan hệ chuẩn giữa tham số khảo sát và số đọc trên thiết bị đo.
- Phương pháp thí nghiệm theo nguyên lý truyền sóng siêu âm qua môi trường khảo sát nhằm mục đích kích thích các hạt vật chất trong môi trường dao động. Theo các thông số của hiện tượng dao động này và sự lan truyền dao động trong môi trường có thể đánh giá các đặc trưng cơ – lý và trạng thái của vật liệu khảo sát.
Hình 6: Sử dụng sóng siêu âm để khảo sát các đặc trưng cơ lý của bê tông
- Phương pháp khảo sát, đánh giá chất lượng của vật liệu bê tông: Sóng siêu âm truyền qua môi trường phức tạp như vật liệu bê tông, loại vật liệu hốn hợp được tạo thành từ nhiều vật liệu thành phần như đá, sỏi, cát, xi măng … là quá trình thực hiện các hiện tượng phản xạ, khúc xạ, nhiễm xạ, khuyếch tán siêu âm trong các môi trường vật liệu thành phần đó. Tất cả các hiện tượng đó xảy ra đồng thời và được đặc trưng bằng sự khuyếch tán năng lượng và thời gian lan truyền sóng siêu âm tùy thuộc vào chất lượng của môi trường.
Kết luận
Trong ngành xây dựng, việc kiểm tra chất lượng các cấu kiện chịu lực của công trình không chỉ là một bước quan trọng để đảm bảo an toàn và độ bền của công trình, mà còn là yếu tố chính quyết định đến chất lượng tổng thể công trình. Các phương pháp thí nghiệm - từ phá hoại đến không phá hoại - mỗi phương pháp có ứng dụng và lợi ích riêng.
Phương pháp phá hoại mẫu cung cấp dữ liệu chính xác và đáng tin cậy về cường độ, độ đàn hồi và các đặc tính cơ lý khác của vật liệu. Mặc dù phương pháp này mang lại thông tin chi tiết, nhưng nó cũng yêu cầu phải phá hủy một phần của vật liệu hoặc kết cấu khi kiểm tra.
Ngược lại, phương pháp thí nghiệm không phá hủy cho phép kiểm tra chất lượng và phát hiện các khuyết tật tiềm ẩn mà không làm hư hại đến vật liệu hay kết cấu. Phương pháp này rất hữu ích trong việc kiểm tra định kỳ, đánh giá tính an toàn và duy trì của các công trình xây dựng, đặc biệt là trong việc kiểm định kết cấu đã được xây dựng và đang sử dụng.
Trong thực tế, việc kết hợp cả hai phương pháp thí nghiệm sẽ mang lại cái nhìn toàn diện nhất về chất lượng và độ an toàn của vật liệu cũng như kết cấu công trình. Việc này không chỉ giúp nâng cao độ tin cậy của công trình mà còn góp phần quan trọng trong việc đảm bảo an toàn cho người sử dụng và giảm thiểu rủi ro trong quá trình vận hành.
Vậy kiểm tra chất lượng vật liệu không chỉ là một bước cần thiết theo quy định hiện hành mà còn là một phần không thể thiếu trong quản lý chất lượng, đảm bảo an toàn và tối ưu hóa hiệu suất công trình xây dựng. Việc áp dụng các phương pháp thí nghiệm hiện đại, khoa học, chính xác sẽ thu thập được kết quả đảm bảo tính tin cậy và là cơ sở kiểm tra, đánh giá chất lượng công trình.
Xem thêm các tiêu chuẩn áp dụng
1. TCVN 5574:2018 về thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép. Xem chi tiết và tải về tại đây
TCVN 5574:2018 thay thế TCVN 5574:2012.
TCVN 5574:2018 được xây dựng trên cơ sở tham khảo tiêu chuẩn của Liên bang Nga SP 63.13330.2012 và các sửa đổi đến năm 2018.
TCVN 5574:2018 do Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng biên soạn, Bộ Xây dựng đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.
2. TCXDVN 239:2006 về Bê tông nặng - chỉ dẫn đánh giá cường độ bê tông trên kết cấu công trình. Xem chi tiết và tải về tại đây
Tiêu chuẩn TCXDVN 239: 2006 thay thế cho tiêu chuẩn TCXD 239:2000
Tiêu chuẩn này hướng dẫn sử dụng các phương pháp thí nghiệm để xác định và đánh giá cường độ bê tông trên kết cấu công trình.
3. TCVN 9334 : 2012 Bê tông nặng, phương pháp xác định cường độ nén bằng súng bật nẩy. Xem chi tiết và tải về tại đây
TCVN 9334:2012 chuyển đổi từ TCXDVN 162:2004 thành Tiêu chuẩn Quốc gia theo quy định tại khoản 1 Điều 69 của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật và điểm b khoản 2 Điều 7 Nghị định số 127/2007/NĐ-CP ngày 01/8/2007 của Chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật.
TCVN 9334:2012 do Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng – Bộ Xây dựng biên soạn, Bộ Xây dựng đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.
4. TCVN 9335 : 2012 Bê tông nặng, phương pháp thử không phá hủy - xác định cường độ nén sử dụng kết hợp máy đo siêu âm và súng bật nẩy. Xem chi tiết và tải về tại đây
TCVN 9335:2012 chuyển đổi từ TCXD 171:1989 thành Tiêu chuẩn Quốc gia theo quy định tại khoản 1 Điều 69 của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật và điểm b khoản 2 Điều 7 Nghị định số 127/2007/NĐ-CP ngày 01/8/2007 của Chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật.
TCVN 9335:2012 do Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng - Bộ Xây dựng biên soạn, Bộ Xây dựng đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.
Vui lòng liên hệ ICCI qua số hotline 0903994577 - dungtvkd@icci.vn - icci@icci.vn để trao đổi về các yêu cầu kiểm định xây dựng. ICCI sẽ tiến hành kiểm tra thông tin hồ sơ kết hợp khảo sát sơ bộ thực tế (nếu cần). Sau khi kiểm tra thông tin sẽ có báo giá kiểm định xây dựng thực hiện cụ thể với mức chi phí phù hợp đảm bảo tính kinh tế và hiệu quả.
Tham khảo thêm:
Năng lực hoạt động xây dựng của ICCI
Quy trình kiểm định chất lượng công trình xây dựng ICCI
Thiết bị ICCI phục vụ kiểm định chất lượng công trình
Dịch vụ kiểm định kết cấu nhà xưởng
Kiểm định kết cấu lắp đặt năng lượng mặt trời
Người viết: KSXD. Thái Kiều Thanh Tú