Hệ số thực nghiệm chuyển đổi cường độ chịu nén của bê tông cường độ cao xác định trên mẫu đúc và mẫu khoan

Tóm tắt: Bê tông cường độ cao ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng ở nước ta. Hiện nay, để xác định cường độ chịu nén của bê tông cường độ cao trên các mẫu đúc khác mẫu chuẩn và mẫu khoan đang sử dụng các hệ số chuyển đổi quy định trong tiêu chuẩn quốc gia. Tuy nhiên, các hệ số này có sự khác biệt đáng kể với thực tế. Nghiên cứu trình bày trong bài báo này đã cho thấy tỷ lệ cường độ chịu nén xác định trên mẫu lập phương (a150) so với mẫu trụ (D150H300) là 1,13; mẫu lập phương so với mẫu khoan (D57H57) là 0,98 và mẫu trụ so với mẫu khoan là 0,87. Mức độ chênh lệch cường độ chịu nén khi chuyển đổi theo tiêu chuẩn và theo hệ số thực nghiệm khi sử dụng mẫu khoan đường kính nhỏ trong thực nghiệm ở mức 18,1 % với mẫu lập phương và 26,1 % với mẫu trụ. Qua đó đã đề xuất nghiên cứu quy mô lớn hơn nhằm soát xét bổ sung các tiêu chuẩn quốc gia hiện hành.

1. Mở đầu
Ngay từ khi bê tông bắt đầu được sử dụng rộng rãi vào giữa thế kỷ XIX cho đến nay, cường độ bê tông đã được liên tục nâng. Tại Hoa Kỳ, nếu vào những năm 1950, bê tông có cường độ chịu nén 35 MPa đã được coi là bê tông cường độ cao thì đến những năm 1960 cùng với sự xuất hiện của phụ gia siêu dẻo, giá trị cường độ đã được nâng lên 41-52 MPa. Năm 1976 lần đầu tiên bê tông với cường độ chịu nén 62 MPa được sử dụng cho nhà cao tầng thì đến nay bê tông cường độ trên 100 MPa trở lên đã khá phổ biến trong các công trình [1, 2].

Bê tông cường độ cao có cấu trúc đồng nhất hơn so với bê tông thông thường vì bê tông cường độ cao ưu tiên sử dụng cốt liệu có kích thước nhỏ hơn, thể tích vữa xi măng trong bê tông lớn hơn, nhờ sử dụng phụ gia siêu dẻo nên lượng nước trộn giảm đáng kể, hàm lượng bọt khí thấp, bọt khí có kích thước nhỏ và được phân bố đồng đều hơn [1]. Với cấu trúc như vậy nên các đặc tính về biến dạng và phá huỷ của bê tông cường độ cao cũng có sự khác biệt nhất định. Điều này cũng ảnh hưởng đến công tác thí nghiệm xác định cường độ của bê tông. Thí nghiệm nén bê tông cường độ cao với cấu trúc đồng nhất có thể được thực hiện trên các mẫu có kích thước nhỏ hơn do ít chịu ảnh hưởng của kích thước hạt lớn nhất của cốt liệu. Sử dụng mẫu nhỏ hơn cũng cho phép thử nghiệm bê tông có cường độ cao hơn trên cùng một máy nén.

Trong công trình, bê tông cường độ cao thường được sử dụng trong các kết cấu chịu lực với hàm lượng thép khá dày. Trong nhiều trường hợp, khi kiểm tra đánh giá bê tông trên kết cấu, không thể lấy mẫu khoan mà không ảnh hưởng đến thép. Do đó việc sử dụng các mẫu kích thước nhỏ là một vấn đề thực tế cần quan tâm. Tuy nhiên, một số nghiên cứu trên thế giới [3, 4] cho thấy việc sử dụng các mẫu kích thước nhỏ có ảnh hưởng nhất định đến kết quả xác định cường độ và mức độ biến động kết quả thử.

Thử nghiệm xác định cường độ chịu nén của bê tông hiện được quy định trong TCVN 3118:2022 với mẫu đúc và TCVN 12252:2022 đối với mẫu khoan, cắt từ kết cấu. Theo TCVN 3118:2022 có thể sử dụng mẫu lập phương kích thước cạnh 70 mm, 100 mm với hệ số chuyển đổi về mẫu lập phương tiêu chuẩn cạnh 150 mm tương ứng bằng 0,85 và 0,95. Hệ số chuyển đổi từ mẫu trụ D100H200 và mẫu D150H300 về mẫu tiêu chuẩn tương ứng là 1,16 và 1,20. Các hệ số này chênh lệch đáng kể so với hệ số chuyển đổi xác định qua thí nghiệm thực tế với bê tông cường độ cao [5, 6, 7].

Với mẫu khoan, việc xác định cường độ chịu nén theo TCVN 12252:2020 cần tính đến hai hệ số η₁ và β. Trong đó, hệ số β chuyển đổi kết quả nén tính đến tỷ lệ chiều cao trên đường kính mẫu khoan (h/d) và hệ số η₁ tính đến đường kính mẫu trụ và cường độ bê tông sau khi hiệu chỉnh theo tỷ lệ h/d. Với mẫu có đường kính trên 90 mm hệ số η₁ được lấy bằng 1,00 cho mọi mức cường độ. Tuy nhiên, khi giảm đường kính mẫu xuống đến 50±6 mm, η₁ tăng khi cường độ đến 35 MPa và giảm nhanh khi cường độ trên 35 MPa. Điều này có nghĩa là cường độ chuyển đổi về mẫu chuẩn lớn hơn cường độ xác định trên mẫu khoan với bê tông cường độ thấp và sẽ nhỏ hơn cường độ xác định trên mẫu khoan với bê tông cường độ cao. Ngoài ra, trong khi hệ số η₁ được quy định cho từng mức cường độ cách nhau 10 MP khi giá trị cường độ nhỏ hơn 55 MPa thì η₁ lại có giá trị cố định khi cường độ lớn hơn 55 MPa. Các hệ số này cần được kiểm tra và cập nhật số liệu dựa trên các nghiên cứu mới nhất với đối tượng bê tông cường độ cao.
Nghiên cứu này được thực hiện tại Viện Chuyên ngành Bê tông – Viện KHCN Xây dựng nhằm đóng góp thêm các số liệu thực tế về hệ số chuyển đổi cường độ xác định trên mẫu khoan kích thước nhỏ với đối tượng là bê tông cường độ cao, đồng thời đề xuất kiến nghị đối với việc áp dụng TCVN 12252:2020.

2. Vật liệu và phương pháp
Bê tông cường độ cao trong nghiên cứu được chế tạo với các vật liệu tại nhà máy của công ty Vietnam VG Industry. Chất kết dính sử dụng bao gồm xi măng Nghi Sơn PC50 kết hợp với phụ gia khoáng hoạt tính là xỉ lò cao nghiền S95 Hòa Phát hoặc silicafume. Tính chất của xi măng và phụ gia khoáng được trình bày tại Bảng 1, Bảng 2 và Bảng 3.

Cốt liệu lớn cho bê tông là đá dăm với Dmax=20 mm, khối lượng riêng 2,77 g/cm³, khối lượng thể tích khô 2,73 g/cm³, khối lượng thể tích xốp 1490 kg/m³, độ hút nước 0,6 %, cốt liệu lớn bao gồm 58,8 % cỡ hạt 10-20 mm và 38,1 % cỡ hạt 5-10 mm.

Cốt liệu nhỏ cho bê tông bao gồm cát sông và cát nghiền. Cát sông có khối lượng riêng 2,65 g/cm³, khối lượng thể tích 2,61 g/cm³, khối lượng thể tích xốp 1530 kg/m³, độ hút nước 0,5 %, mô đun độ lớn 2,4.
Cát nghiền có khối lượng riêng 2,64 g/cm³, khối lượng thể tích 2,61 g/cm³, khối lượng thể tích xốp 1420 kg/m³, độ hút nước 0,2 %, mô đun độ lớn 3,1. Cát sông và cát nghiền có thành phần hạt phù hợp với yêu cầu theo TCVN 7570:2006 và TCVN 9205:2012.

Phụ gia hoá học được VGSI phối trộn từ phụ gia siêu dẻo gốc polycarboxylate và phụ gia điều chỉnh để hỗn hợp bê tông đạt các tính chất yêu cầu. Hỗn hợp bê tông được định lượng và trộn tại trạm trộn của nhà máy sử dụng máy trộn cưỡng bức dung tính 2 m³. Các mẫu bê tông bao gồm mẫu lập phương cạnh 150 mm (Cub) và mẫu trụ đường kính 150 mm chiều cao 300 mm (Cyl) được lấy từ các mẻ trộn khác nhau, được đổ, đầm và dưỡng hộ theo TCVN 3105:2022. Số lượng mẫu trụ được đúc gấp đôi cho mỗi mẻ để khoan lấy mẫu khoan (Cor) theo TCVN 12252:2020. Các mẫu khoan có đường kính 57 mm, mẫu được cắt và làm mặt để có chiều cao 57 mm.
Xử lý số liệu cường độ mẫu khoan được thực hiện theo TCVN 12252:2020 và theo hệ số thực nghiệm chuyển đổi cường độ trong nghiên cứu này.

3. Kết quả và bình luận
Trong nghiên cứu đã sử dụng 02 cấp phối bê tông cường độ cao sử dụng phụ gia khoáng là xỉ lò cao nghiền và silicafume. Hỗn hợp bê tông được thiết kế đạt mác độ sụt D1 (độ sụt 10-40 mm). Thành phần bê tông được trình bày tại Bảng 4.

Theo chương trình thí nghiệm, với mỗi thành phần đã lấy 6 mẻ trộn để có được 6 cặp tổ mẫu. Mỗi tổ mẫu gồm 3 viên. Kết quả thí nghiệm xác định cường độ chịu nén của bê tông xác định theo mẫu đúc và mẫu khoan được trình bày tại Bảng 5 và Bảng 6.

Các kết quả tại Bảng 5 cho thấy cường độ chịu nén của các tổ mẫu lập phương nằm trong khoảng 81,6 MPa đến 98,MPa, của các tổ mẫu trụ nằm trong khoảng từ 70,2 MPa đến 88,5 MPa đáp ứng tiêu chí bê tông cường độ cao. Tính toán hệ số biến động cường độ trong các tổ mẫu được thực hiện cho từng loại mẫu tham khảo hướng dẫn của GOST 10180- 2012 “Concretes. Methods for strength determination using reference specimens”. Kết quả cho thấy hệ số biến động cường độ trong tổ mẫu lập phương là 1,4 % và trong tổ mẫu trụ là 1,7 %. Các giá trị này nhỏ hơn 5 % và được đánh giá là công tác thí nghiệm đảm bảo chất lượng tốt. Với kết quả này theo GOST 10180-2012 tổ mẫu chỉ cần bao gồm 2 viên mẫu.

Đánh giá biến động trong sản xuất được thực hiện thông qua hệ số biến động trong sản xuất. Độ lệch chuẩn trong sản xuất ( Ssx ) được tính toán dựa trên độ lệch chuẩn trong thí nghiệm ( Stn ) và độ lệch chuẩn chung ( S ) theo công thức 1. Trong đó độ lệch chuẩn chung được tính bằng độ lệch chuẩn giữa các tổ mẫu thí nghiệm cùng hình dạng kích thước. Kết quả tính toán trình bày tại Bảng 7.

Có thể thấy từ kết quả tại Bảng 7 rằng quá trình sản xuất hỗn hợp bê tông cường độ cao khá ổn định.
Hệ số biến động không phụ thuộc nhiều vào hình dạng mẫu thí nghiệm mức chênh lệch dưới 1 %. Hệ số biến động phụ thuộc chủ yếu vào thành phần bê tông. Hỗn hợp bê tông sử dụng silicafume có hệ số biến động cao hơn, có khả năng là do việc phân tán đồng đều silicafume dạng viên nén gặp nhiều khó khăn hơn so với việc phân tán hạt xỉ nghiền không bị nén và có kích thước lớn hơn.

Hệ số thực nghiệm chuyển đổi cường độ giữa mẫu lập phương và mẫu trụ được tính toán dựa trên các cặp cường độ tổ mẫu xác định trên mẫu lập phương và mẫu trụ tại Bảng 5 và mẫu khoan tại Bảng 6 theo hướng dẫn tại Phụ lục B của TCVN 3118:2022. Kết quả được trình bày tại Bảng 8.

Kết quả thu được tại Bảng 8 cho thấy hệ số biến động của hệ số chuyển đổi xác định cho thành phần SL và SF là 3,3 % và 8,7 %, tổng hợp cho cả hai thành phần là 6,3 %. Giá trị này nhỏ hơn giới hạn 15 % trong TCVN 3118:2022 để có thể áp dụng hệ số chuyển đổi. Giá trị hệ số chuyển đổi thu với thành phần SL và SF là 1,14 và 1,12. Giá trị tính chung cho cả hai thành phần là 1,13 được khuyến cáo sử dụng trong thực tế. Mức có nghĩa của hệ số chuyển đổi được tính toán so sánh với hệ số chuyển đổi bằng 1,2 quy định trong TCVN 3118:2022. Mức có nghĩa của hệ số chuyển đổi 1,13 xác định được có giá trị từ 2,90 lớn hơn 1,4 cho thấy sự khác biệt là có nghĩa và có thể sử dụng hệ số chuyển đổi thực nghiệm này.
Kết quả này là phù hợp với các nghiên cứu [7, 8] cho thấy khi cường độ bê tông càng cao thì hệ số chuyển đổi giữa mẫu lập phương và mẫu trụ càng giảm. Hệ số chuyển đổi cường độ mẫu khoan về mẫu đúc được xác định cho từng thành phần và tổng quát cho cả hai thành phần. Hệ số biến động thu được đều nhỏ hơn 15 %. Với hệ số chuyển đổi từ mẫu khoan không xác định mức có nghĩa vì tiêu chuẩn không quy định giá trị tham chiếu. Hệ số chuyển đổi từ mẫu khoan về mẫu lập phương và mẫu trụ đề xuất áp dụng tương ứng bằng 0,98 và 0,87.

Để so sánh đánh giá hệ số chuyển đổi xác định được với các quy định hiện hành, đã tiến hành khoan lấy mẫu từ một sản phẩm và tiến hành chuyển đổi theo quy định của TCVN 12252:2022, TCVN 3118:2022 và theo các hệ số xác định được. Các mẫu khoan cũng có đường kính và chiều cao bằng 57 mm. Kết quả thí nghiệm và tính toán chuyển đổi được trình bày tại Bảng 9.

Cường độ mẫu khoan trình bày trong Bảng 9 được xác định bằng tỷ lệ giữa tải trọng phá huỷ trên diện tích chịu lực. Chuyển đổi cường độ về mẫu lập phương cạnh 150 mm trước tiên được thực hiện theo TCVN 12252:2020. Với mẫu có đường kính 57 mm chiều cao 57 mm và cường độ trên 55 MPa, hệ số chuyển đổi tra bảng β=1 và η₁=0,83. Để chuyển đổi kết quả về cường độ mẫu trụ D150H300 có thể tham khảo hệ số α=1,2 quy định tại TCVN 3118:2022. Như vậy, khi chuyển đổi về mẫu trụ đã áp dụng hệ số β. η₁/ α=0,69. Chuyển đổi từ mẫu lập phương về mẫu trụ cũng có thể thực hiện với hệ số chuyển đổi xác định thực nghiệm bằng 1,13 theo Bảng 8. Khi đó hệ số chuyển đổi tổng hợp bằng β. η₁/ 1,13=0,73.
Chuyển đổi về mẫu lập phương và mẫu trụ còn được thực hiện theo hệ số chuyển đổi thực nghiệm tại Bảng 8 với Cub/Cor=0,98 và Cyl/Cor=0,87.

Số liệu tại Bảng 9 cho thấy giá trị cường độ thu được khi chuyển đổi theo hệ số thực nghiệm cao hơn so với khi chuyển đổi theo các hệ số quy định trong tiêu chuẩn TCVN 12252:2020 và TCVN 3118:2022.
Mức độ chênh lệch cường độ khi chuyển đổi mẫu khoan trong Bảng 9 ở mức 18 % với mẫu lập phương và 26 % với mẫu trụ. Giá trị cường độ chuyển đổi theo hệ số thực nghiệm sẽ phản ánh chính xác hơn cường độ thực tế của bê tông trên cấu kiện. Trong trường hợp này, nếu sử dụng các số liệu chuyển đổi theo tiêu chuẩn để tính toán đánh giá kết cấu có thể sẽ dẫn đến nhận định sai về khả năng chịu lực, gây lãng phí. Cũng lưu ý rằng TCVN 12252:2020 được biên soạn trên cơ sở tham khảo GOST 28570-90 của Liên bang Nga. Tuy nhiên, năm 2019, LB Nga đã công bố bản cập nhật là GOST 28570-2019 với một số sửa đổi nhất định. Ngoài ra GOST 31914-2012 “High-strength heavy-weight and fine-graine concretes for situ-casting structures. Rules for control and quality assessment” cũng khuyến cáo sử dụng hệ số thực nghiệm và có một số điều chỉnh về hệ số đối với mẫu kích thước nhỏ.

Các hệ số thực nghiệm trong nghiên cứu này mang tính định hướng và phù hợp với các thành phần bê tông tương tự trong thực nghiệm cũng như mẫu khoan kích thước tương tự do các hệ số này mới chỉ được xây dựng dựa trên số liệu thí nghiệm hạn chế sử dụng hai thành phần bê tông. Để có căn cứ điều chỉnh, nâng cao độ chính xác của các hệ số trên cần thực hiện nghiên cứu quy mô lớn hơn, sử dụng nhiều thành phần bê tông cường độ cao với các nguồn vật liệu đa dạng hơn.

4. Kết luận
Trên cơ sở các nghiên cứu đã tiến hành có thể rút ra một số kết luận và kiến nghị sau: Có sự chênh lệch giữa giá trị cường độ chịu nén khi xác định trên các mẫu đúc có kích thước khác nhau và mẫu khoan. Bằng thực nghiệm với bê tông cường độ cao, đã xác định được tỷ lệ cường độ xác định trên mẫu lập phương a150 so với mẫu trụ D150H300 là 1,13, mẫu lập phương so với mẫu khoan D57H57 là 0,98, mẫu trụ so với mẫu khoan là 0,87.
Các hệ số thực nghiệm chuyển đổi cường độ có khác biệt đáng kể so với các hệ số chuyển đổi quy định trong các tiêu chuẩn quốc gia hiện hành, dẫn đến việc cường độ mẫu khoan bê tông cường độ cao chuyển đổi về cường độ mẫu tiêu chuẩn theo hướng dẫn trong tiêu chuẩn hiện hành có giá trị thấp hơn đáng kể so với cường độ thực tế. Để khắc phục tình trạng trên, nên thực hiện nghiên cứu chuyên sâu quy mô lớn hơn để làm cơ sở soát xét, bổ sung các tiêu chuẩn quốc gia hiện hành nhằm nâng cao độ chính xác khi đánh giá bê tông cường độ cao.

Nguồn: Tạp chí KHCN Xây dựng – số 3/2024

Thực trạng và thách thức trong việc áp dụng hệ số chuyển đổi cho bê tông cường độ cao

Trong thực tế kiểm định công trình, đặc biệt là các dự án nhà xưởng, chung cư cao tầng hoặc hạ tầng giao thông sử dụng bê tông cường độ cao (B60 trở lên), việc lấy mẫu khoan để nén mẫu khoan thường gặp nhiều hạn chế. Không chỉ do mật độ thép dày đặc làm giảm khả năng khoan lấy mẫu nguyên vẹn, mà ngay cả khi lấy được mẫu, kích thước nhỏ (thường D57–D75) cũng đặt ra câu hỏi về độ tin cậy của kết quả sau khi áp dụng hệ số chuyển đổi theo tiêu chuẩn hiện hành.

Theo TCVN 12252:2022, mẫu khoan có đường kính nhỏ hơn 100 mm cần được nhân với hệ số hiệu chỉnh để quy đổi về giá trị tương đương mẫu chuẩn. Tuy nhiên, hệ số này được xây dựng chủ yếu trên cơ sở dữ liệu từ bê tông thường (cấp B15–B40), trong khi bê tông cường độ cao có cấu trúc vi mô đặc chắc, ít lỗ rỗng, và phản ứng cơ học dưới tải trọng nén rất khác biệt. Do đó, việc áp dụng máy móc hệ số cũ dẫn đến sai số hệ thống – thường là đánh giá thấp cường độ thực tế của bê tông trên công trình.

So sánh hệ số chuyển đổi tiêu chuẩn và hệ số thực nghiệm

Dưới đây là bảng so sánh giữa hệ số chuyển đổi theo TCVN và hệ số thực nghiệm thu được từ nghiên cứu thực địa và thí nghiệm phòng lab chuyên sâu:

*Lưu ý: Hệ số 1,13 ở đây phản ánh tỷ lệ R_lp/R_trụ, tức mẫu lập phương cho kết quả cao hơn mẫu trụ – điều ngược với xu hướng ở bê tông thường.

Sự khác biệt này không phải do lỗi thiết bị hay thao tác, mà xuất phát từ bản chất vật lý của bê tông cường độ cao: độ đồng nhất cao làm giảm hiệu ứng “kích thước” (size effect), đồng thời ma sát giữa hai bề mặt chịu lực và đầu nén cũng ảnh hưởng khác biệt do modulus đàn hồi lớn hơn.

Kinh nghiệm thực tế từ hiện trường kiểm định

Qua hàng trăm ca kiểm định nhà xưởng và kiểm định chung cư tại TP.HCM, Bình Dương, Đồng Nai, chúng tôi nhận thấy:

• Mẫu khoan D57 thường bị nứt dọc hoặc vỡ mép khi bê tông có cường độ >70 MPa, do ứng suất tập trung tại vùng tiếp xúc với đầu nén. Giải pháp khắc phục: mài phẳng hai đầu mẫu bằng máy mài kim cương và phủ lớp epoxy mỏng để đảm bảo truyền lực đều.
• Không nên lấy mẫu khoan gần mép kết cấu (cách mép <150 mm) vì vùng này thường có hiện tượng phân tầng hoặc thiếu vữa, dẫn đến kết quả (thấp hơn thực tế 10–20%).
• Nhiệt độ và độ ẩm môi trường khoan ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng mẫu. Vào mùa khô, bê tông mất nước nhanh, mẫu dễ giòn; mùa mưa thì mẫu hút ẩm, làm giảm cường độ biểu kiến. Khuyến nghị: bảo quản mẫu trong túi kín, tránh ánh nắng trực tiếp, đưa về phòng thí nghiệm LAS trong vòng 24 giờ.
• So sánh song song mẫu đúc và mẫu khoan trên cùng một khối đổ là cách tốt nhất để xác định hệ số chuyển đổi nội bộ cho từng dự án – đặc biệt hữu ích với các công trình quan trọng như cầu, hầm, trụ tháp.

Các lưu ý kỹ thuật quan trọng khi xử lý mẫu khoan bê tông cường độ cao

1. Đảm bảo tỷ lệ chiều cao/đường kính (H/D) ≥ 1,0: Mẫu quá ngắn (H/D < 0,9) sẽ chịu ảnh hưởng lớn từ ma sát biên, làm tăng giả tạo giá trị cường độ. Nếu bắt buộc phải dùng mẫu ngắn, cần hiệu chỉnh theo biểu đồ H/D – hệ số hiệu chỉnh (có sẵn trong tài liệu ACI 214.4R).
2. Không sử dụng keo dán thông thường để gắn đầu mẫu: Với bê tông >60 MPa, keo gốc epoxy chuyên dụng (ví dụ Sikadur-31, Epofix) mới đủ độ bền cắt và bám dính. Keo silicon hoặc xi măng trắng sẽ bong tróc dưới tải trọng nén.
3. Hiệu chuẩn máy nén phù hợp dải tải: Máy nén 2000 kN có thể không đủ chính xác cho mẫu bê tông >80 MPa (lực phá hủy vượt 1500 kN). Cần dùng máy 3000–5000 kN với cảm biến độ chính xác ±0,5%.
4. Ghi nhận hiện trạng mẫu trước khi nén: Chụp ảnh, đo đường kính tại 3 vị trí, ghi chú vết nứt, lỗ rỗng, vị trí cốt thép xuyên qua (nếu có). Dữ liệu này hỗ trợ giải thích kết quả bất thường.

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

1. Có thể dùng mẫu khoan D50 để đánh giá bê tông B70 không?

Không khuyến khích. Theo kinh nghiệm, mẫu D50 cho độ biến động rất cao (hệ số biến động v > 18%) khi thử bê tông >65 MPa. Tối thiểu nên dùng D70. Nếu bắt buộc dùng D50, cần lấy tối thiểu 6 mẫu để tính trung bình và loại bỏ outlier theo phương pháp Grubbs.

2. Tại sao mẫu khoan lại cho kết quả thấp hơn mẫu đúc dù bê tông cùng tuổi?

Do ba nguyên nhân chính: (i) Ứng suất dư từ quá trình khoan làm suy giảm cục bộ cấu trúc bê tông; (ii) Mẫu khoan không được đầm chặt như mẫu đúc; (iii) Hiệu ứng “edge effect” – vùng biên kết cấu thường kém đặc chắc hơn lõi. Tuy nhiên, với bê tông cường độ cao, khoảng cách này đang thu hẹp nhờ công nghệ thi công hiện đại.

3. Hệ số chuyển đổi có phụ thuộc vào tuổi bê tông không?

Có, nhưng mức độ ảnh hưởng nhỏ (<5% từ 28 ngày đến 90 ngày). Lý do: bê tông cường độ cao đạt 90% cường độ trong 7–10 ngày đầu nhờ phản ứng pozzolan sớm. Do đó, hệ số thực nghiệm thu được ở 28 ngày có thể áp dụng cho các tuổi lớn hơn.

4. Có nên hiệu chỉnh kết quả nén mẫu khoan theo độ ẩm?

Có. Bê tông khô hoàn toàn có thể cho kết quả cao hơn 5–8% so với trạng thái bão hòa. Tiêu chuẩn ASTM C42 yêu cầu mẫu được ngâm 48h trước khi nén. Tuy nhiên, ở Việt Nam, do điều kiện thực tế, thường chấp nhận mẫu “ở trạng thái tự nhiên”, nhưng cần ghi rõ điều kiện này trong báo cáo.

5. Khi nào cần kết hợp nén mẫu khoan với phương pháp phi phá hoại?

Khi số lượng mẫu khoan hạn chế (<3 mẫu) hoặc kết cấu không cho phép khoan sâu. Các phương pháp như siêu âm (TCVN 9336:2012), bật nảy (TCVN 9337:2012) hoặc kết hợp (ultrasonic-rebound) giúp tăng độ tin cậy. Tuy nhiên, các đường cong hiệu chuẩn cho bê tông cường độ cao vẫn còn thiếu – nên ưu tiên xây dựng đường cong riêng cho từng dự án.

6. Ai có thẩm quyền quyết định sử dụng hệ số thực nghiệm thay vì hệ số tiêu chuẩn?

Theo quy trình đánh giá an toàn công trình, nếu có đủ dữ liệu thực nghiệm (ít nhất 30 cặp mẫu đúc – khoan trên cùng điều kiện), Chủ đầu tư có thể đề xuất hệ số hiệu chỉnh nội bộ, được tư vấn giám sát và cơ quan quản lý xem xét chấp thuận. Báo cáo phải kèm theo chứng nhận từ phòng thí nghiệm LAS được công nhận.

Kết luận và kiến nghị

Kết quả nghiên cứu và kinh nghiệm thực địa cho thấy hệ số chuyển đổi hiện hành trong TCVN chưa phản ánh đúng đặc tính cơ học của bê tông cường độ cao khi thử trên mẫu khoan kích thước nhỏ. Việc áp dụng máy móc các hệ số cũ có thể dẫn đến kết luận “không đạt” oan cho các khối bê tông thực chất đủ hoặc vượt yêu cầu thiết kế – gây lãng phí thời gian, chi phí và thậm chí ảnh hưởng đến tiến độ dự án.

Chúng tôi kiến nghị:

• Các đơn vị thiết kế – thi công – kiểm định nên phối hợp xây dựng hệ số chuyển đổi nội bộ cho từng dự án sử dụng bê tông >B50.
• Bộ Xây dựng và Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng cần tổ chức nghiên cứu quy mô lớn (500+ mẫu) để cập nhật Phụ lục hệ số trong TCVN 12252 và TCVN 3118.
• Ưu tiên sử dụng mẫu khoan D≥70 mm và kết hợp với phương pháp phi phá hoại để tăng độ tin cậy đánh giá.

Nếu bạn đang triển khai dự án sử dụng bê tông cường độ cao và cần hỗ trợ lấy mẫu, phân tích hệ số chuyển đổi thực nghiệm hoặc tư vấn giám định tư pháp xây dựng, hãy liên hệ ngay với đội ngũ kỹ sư giàu kinh nghiệm của Kiểm Định Xây Dựng Miền Nam.

Hotline hỗ trợ kỹ thuật & báo giá nhanh: 0868.393.098