Lời mở đầu:

    Có lẽ chưa bao giờ vật liệu bê tông lại được sử dụng rộng rãi như ngày nay, nó có mặt trong hầu hết các công trình xây dựng và hầu hết trong chúng ta đều biết ít nhiều về những ưu, khuyết điểm của nó. Ở nước ta, đang trong giai đoạn xây dựng kết cấu hạ tầng, nhiều công trình được đầu tư với nhiều nguồn vốn khác nhau dẫn đến hệ thống tiêu chuẩn áp dụng cũng rất khác nhau, có thể kể đến như tiêu chuẩn Việt Nam, tiêu chuẩn Châu Âu (Euro code) và hệ tiêu chuẩn Mỹ (ACI, ASTM, AASHTO,…). Việc áp dụng hoặc chuyển đổi giữa các hệ tiêu chuẩn này đôi lúc, đôi nơi còn chưa được thống nhất dẫn đến nhiều tranh luận trong giữa nhà thầu, tư vấn và chủ đầu tư chẳng hạn như cấp bê tông, mác bê tông theo tiêu chuẩn Việt Nam hoặc cường độ chịu nén quy định f’_c (specified compressive strength of concrete)  và cường độ chịu nén yêu cầu f’_cr (required average compressive strength of concrete) trong tiêu chuẩn Mỹ…

    Là đơn vị hoạt động trong lĩnh vực tư vấn xây dựng, công ty cổ phần HIMMALEH xin trân trọng giới thiệu loạt bài viết về vật liệu bê tông trên cơ sơ tập hợp các kiến thức, kinh nghiệm của các kỹ sư của chúng tôi qua các dự án đã triển khai và các tài liệu, tiêu chuẩn kỹ thuật trong và ngoài nước. Các bài viết của chúng tôi không hướng nhiều về học thuật mà chỉ là các kiến thức thực tế, đi vào các ví dụ cụ thể và được chia ra làm các chủ đề nhỏ với mong muốn là tài liệu đáng tham khảo cho các đồng nghiệp mới vào nghề, đồng thời là chủ đề thảo luận của các đồng nghiệp giàu kinh nghiệm trong lĩnh vực vật liệu nói riêng, kết cấu công trình nói chung.

Chúng tôi mong có được sự phản hồi tích cực từ các đồng nghiệp.

BÀI SỐ 1: CƯỜNG ĐỘ NÉN MẪU CỦA BÊ TÔNG

Trong bài số 1 chúng tôi đề cập đến một số vấn đề sau:

• Quy đổi cường độ chịu nén được xác định trên các mẫu trụ Φ150x300mm  chuyển đổi sang cường độ bê tông mẫu lập phương 150x150x150 mm (ISO 3893:1977);
• Áp dụng tiêu chuẩn ASTM C39M để xác định cường độ chịu nén của bê tông.Quy đổi cường độ chịu nén được xác định trên các mẫu trụ f150x300 chuyển đổi sang cường độ bê tông mẫu lập phương 150x150x150 (ISO 3893:1977)

1. Trong các giáo trình bê tông cốt thép khi quy đổi cường độ chịu nén của từ mẫu hình trụ có kích thước D150x300mm  sang cường độ chịu nén của  mẫu lập phương kích thước 150x150x150 mm.

Các tác giả thường lấy giá trị nén mẫu của mẫu hình trụ nhân với một hệ số là 1.2 để tính ra cường độ chịu nén của mẫu lập phương.  Cụ thể như sau: giả thiết cấp bê tông của mẫu hình trụ (D150x300mm) là C35 (35MPA) khi quy đổi sang mẫu lập phương 150x150x150mm tương đương với 35×1.2= 42MPA. Giá trị này có chính xác không? Cơ sở lựa chọn hệ số 1.2 theo tiêu chí nào?  Để so sánh kết quả quy đổi, chúng tôi xin được viện dẫn tài liệu “Chỉ dẫn kỹ thuật chọn thành phần bê tông các loại số 778/1998/QĐ- BXD” :

Bảng 5.5 Các cấp bê tông trên cơ sở cường độ nén (ISO 3893:1997)

1. Qua bảng trên chúng ta có thể thấy rằng tiêu chí lựa chọn hệ số 1.2 là chưa chính xác, ví dụ với cấp bê tông là C35 khi qui đổi sang mẫu lập phương nó có giá trị là 40 MPA, sai số ở đây là 2 MPA. Một sai số khá lớn! Hệ số quy đổi sẽ thay đổi dần từ giá trị 1.25 đến 1.1 khi cường độ tăng dần, giá trị 1.2 chỉ đúng duy nhất cho bê tông C25

2. Áp dụng tiêu chuẩn ASTM C39M để xác định cường độ chịu nén của bê tông.

Nội dung xác định cường độ chịu nén quy định của bê tông (f’c) theo tiêu chuẩn ACI 214- 11 chúng tôi sẽ trình bày trong bài viết khác. Trong bài viết chúng tôi chỉ trình bày trong khuôn khổ tiêu chuẩn ASTM C39

Thí nghiệm nén mẫu xác định cường độ chịu nén của bê tông mẫu hình trụ

    Theo mục 10 -ASTM C39M  quy định, biên độ sai số của bộ 3 mẫu thử đúc tại hiện trường là 9.5%, chúng ta hiểu giá trị này thế nào? Sai số 9.5% được so sánh với giá trị nào? Trong quá trình triển khai dự án, một số dự án các nhà thầu chưa hiểu thấu đáo giá trị này,  họ so sánh với giá trị f’c hoặc f’cr. Như vậy đã thỏa mãn chưa? Để làm sáng tỏ vấn đề này, chúng tôi sẽ lấy một ví dụ cụ thể để làm sáng tỏ việc áp dụng tiêu chuẩn này khi tính toán cường độ của mẫu thử hình trụ trong quá trình thí nghiệm.

Bài toán đặt ra là : Giả sử chúng ta nén một bộ 3 mẫu thử hình trụ kết quả thu được sẽ sảy ra ba trường hợp

TH1: Cả ba mẫu đều nằm trong biên độ cho phép tức là ≤ ± 9.5%

TH2 : Chỉ có hai mẫu nằm trong biên độ cho phép   ±9.5%

TH3 không mẫu nào thỏa mãn sai số cho phép   ±9.5%

Với giả thiết trên, chúng ta sẽ báo cáo kết quả thí nghiệm như thế nào? Biên độ 9.5% được so sánh với giá trị nào? Xin xem ví dụ của chúng tôi

+ TH1: Giả sử sau khi nén mẫu chúng ta thu được 3 giá trị như trên bao gồm giá trị cao nhất, thấp nhất và giá trị ở giữa như cột số 1 của bảng dưới ta tiến hành xử lý số liệu như sau:

    Tiến hành sắp xếp các giá trị lớn, trung bình và thấp  như bảng trên, Chọn giá trị ở giữa làm giá trị chuẩn (43MPA);

      – Tính giá trị cao nhất, và thấp nhất theo theo biên độ cho phép, lần lượt được hai giá trị UR=43*1.095=47.09MPA và LR= 43*0.905= 38.92 MPA;

     – So sánh các giá trị cột bên trái ta thấy chúng nằm trong khoảng giữa UR và UL như vậy cường độ nén mẫu lúc này là trung bình cộng của ba giá trị trên và bằng 42.67 MPA.

     + TH2: Tương tự như trên sau khi nén mẫu tại phòng thí nghiệm cho ba mẫu hình trụ, ta thu được giá trị như cột 1 bảng dưới

     Chọn giá trị ở giữa làm giá trị chuẩn (42MPA);

     – Tính giá trị cao nhất, và thấp nhất theo theo biên độ cho phép, lần lượt được hai giá trị UR=42*1.095=45.99 MPA và LR= 43*0.905= 38.01 MPA;

     – So sánh các giá trị cột bên trái ta thấy giá trị 48MPA nằm lớn hơn giá trị cao nhất UR=45.99, giá trị này bị loại

     – Tính toán cường độ trung bình của mẫu thử: khi đó cường độ chịu nén của phép thử là trung bình cộng của hai số Med và Min và bằng (42+39)/2= 40.5MPA.

     + TH3: Kết quả nén mẫu được tập hợp và sắp xếp ở cột 1 bảng dưới đây

– Lựa chọn giá trị 39 MPA là giá trị trung bình

– Tính toán giá trị cao nhất và thấp nhất theo biên độ cho phép ta được các giá trị lần lượt là UR=39*1.05= 42.71 và UL=39*0.905= 35.30;

– So sánh các giá trị max, min ở cột 1 ta thấy chúng đều nằm ngoài biên độ cho phép nên hai giá trị này bị loại

– Như vậy cường độ chịu nén trung bình của phép thử này là 39MPA

Qua ví dụ trên chúng tôi muốn cung cấp một cách tính chuẩn xác khi áp dụng tiêu chuẩn ASTM C39 M trong thí nghiệm xác định cường độ chịu nén của bê tông.

Trên đây là bài đầu tiên trong loạt bài về vật liệu bê tông của chúng tôi, chúng tôi rất mong có được sự trao đổi chân thành từ bạn đọc.