7 CHƯƠNG 2. KHẢO SÁT CẤU KIỆN BÊ TÔNG CỐT THÉP Test methods for assessing strength of concrete in structures Test method Applicable standards Remarks Coring Pull out Pull off Penetration Surface hardness Ultrasonic pulse BS 1881: Part 120 ASTM C42 BS 1881: Part 207 ASTM C900 BS 1881: Part 207 BS 1881: Part 207 ASTM C803 BS 1881: Part 202 ASTM C 805 BS 1881: Part 203 ASTM C597 - Gives direct assessment of strength and most accurate result. - Samples can be obtained at depth. - Partially destructive – core holes need to be repaired. - Relatively expensive. - Noisy. - Need for calibration - Close to surface method. - Partially destructive – test sites need to be repaired. - Intermediate cost. - Need for calibration. - Close to surface method. - Partially destructive – test sites need to be repaired. - Intermediate cost. - Need for calibration. - Close to surface method. - Partially destructive – test sites need to be repaired. - Intermediate cost. - Noisy. - Need for calibration. - Surface method. - Nondestructive. - Test location must have a smooth surface. - Relatively inexpensive - Relatively quiet. - Quick. - Need for calibration. - Gives average strength over path length. - Nondestructive. - Relatively inexpensive - Quiet - Relatively quick. 8 Some common defects and their possible causes with suggestions for confirmatory testing: Observed defect Possible causes In-situ sampling of testing Laboratory testing or other action Cracks along line of reinforcement Cracks on top surfaces of slabs Map cracking Pop-outs Other cracks Spalling Loss of surface Cracking and disintegration of Plastic settlement Reinforcement corrosion Plastic shrinkage Alkali reactivity Early thermal movement Plastic settlement and shrinkage Inadequate capacity Reinfocement corrosion Fire damage Salt weathering Frost damage Sulphate attack Coring Coring Dust sapling Carbonation depth Cover meter Half-cell Coring Coring Crack mapping may eliminate some of the possible causes Coring Cover meter survey In situ strength determination Coring Dust sapling Carbonation depth Cover meter Half-cell Coring Lump samples Inspection Inspection Carbonation depth Chloride content on increamental samples Cement content Chloride content on incremental samples Cement content Inspection Petrographic examination Check history Check design Strength tests Cement content Inspection Carbonation depth Chloride content Cement content Chloride content on incremental samples Cement content Inspection Petrographic examination Coring Chloride content Sulphate content Sulphate content 9 Choose critical locations Laboratory testing Undertake investigation to determine reinforcement content and concrete strength Load test Assess present condition of structure and future performance Assess structural capacity Detailed phase Walk over survey of whole structure Undertake dimensional survey Research existing records Decide on high-risk zones from structural and local environmental considerations Determine structural form and action Examine those areas in detail. Take samples. Undertake in situ tests Initial general phase 10 I. PHƯƠNG PHÁP KHÔNG PHÁ HỦY: 1. Phương pháp va ñập: Dùng ñục hay búa ñập mạnh lên kết cấu, xem vật liệu bể vỡ nhiều hay ít ñể ñánh giá. Xác ñịnh cường ñộ lớp bê tông bề mặt, ñộ sâu tối ña là 6 – 8cm. a. Búa bi (hình 2.1) có kích thước và trọng lượng nhất ñịnh. Sức ñập búa gây vết lõm trên cấu kiện, ñối chiếu với biểu ñồ mẫu chuẩn suy ra cường ñộ vật liệu. Hình 2.1 b. Búa bi (hình 2.2) cho số liệu chính xác hơn. Lực va ñập xác ñịnh theo kích thước dấu vết in hằn lên thanh kim loại, kết hợp vết lõm trên bề mặt bê tong ñể suy ra cường ñộ. Hình 2.2 11 c. Súng bật nảy: lực tạo va ñập là lò xo ép trước. Sự va ñập làm mũi sung bật trở lại tùy theo ñộ cứng vật liệu. Cường ñộ vật liệu ñược suy ra từ biểu ñồ tương quan giữa chỉ số bật nảy và cường ñộ mẫu nén. Chiều sâu ảnh hưởng khoảng 30 – 40 cm. i. Cách kiểm ñịnh cường ñộ bê tong bằng sung bật nảy? ii. Kiểm ñịnh tính ñồng nhất của cấu kiện bê tong? iii. ðộ chính xác? Hình 2.3 12 Hình 2.4 Hạn chế : súng bật nảy bị ảnh hưởng bởi : - Bề mặt cấu kiện phẳng. - Kích thước, hình dạng và ñộ cứng của mẫu. - ðộ ẩm bề mặt và bên trong của bê tong. - Chất lượng cốt liệu. - Loại xi măng. - Thành phần hóa học trên bề mặt bê tông. 2. Phương pháp bóc tách: - Dán ñĩa nhôm ñường kính 50mm trên bề mặt bê tông bằng vữa epoxy (hay chất keo dính). Sử dụng máy ño cầm tay kéo ñĩa nhôm, ñọc số lực kéo trên ñồng hồ. Biết ñược cường ñộ chịu kéo của bê tông. - Kiểm tra 3 mẫu cho một vị trí trên cấu kiện ñể lấy giá trị trung bình. - Suy ra cường ñộ chịu nén bằng ñường cong tương quan. 13 Hình 2.5 Hình 2.6 - Có thể dùng kiểm tra sự liên kết giữa các lớp vật liệu. - Hạn chế : o Vì lớp bê tông bị bóc tách là mỏng, nên kết quả có thể bị ảnh hưởng bởi ñộ ẩm và hóa chất trên bề mặt. Có thể khắc phục bằng cách khoan lõi bằng mũi khoan dạng tang trống ñường kính 50mm vào sâu 20mm hay sâu hơn ñể nhổ ñược lớp bê tông bên dưới. 3. Phương pháp siêu âm: 14 Hình 2.7 - Một luồng sóng cơ học có tần số cao (siêu âm) ñược phát ra từ một thiết bị vào bê tông tại một ñầu ño. Tại những nơi thay ñổi cấu trúc vật liệu như vị trí cốt thép, rãnh chứa cốt thép DUL, khoảng rỗng hay bề mặt bê tông những sóng này sẽ bị phản xạ trở lại ñầu ño. Mức ñộ và thời gian phản xạ sẽ ñược phân tích ñể dự ñoán các vị trí nói trên. - Kiểm ñịnh cường ñộ và ñộ ñồng nhất của bê tông, phát hiện các khuyết tật ngầm. - Thiết bị : máy phát song siêu âm và hai ñầu dò ñặt ở hai phía của kết cấu (nghe xuyên), hay ñặt cùng một phía (nghe bề mặt). - ðo thời gian truyền siêu âm t, rồi tính ra vận tốc siêu âm v (v=l/t). - Vận tốc trung bình của sóng siêu âm: 15 o V = 4000 m/s trong bê tông o V = 340 m/s trong không khí o V = 1500 m/s trong nước Thí dụ: Khi cần kiểm ñịnh cường ñộ và ñộ ñồng nhất của bê tông một ngôi nhà cần sửa chữa, cải tạo hoặc nâng cấp, người ta khoan lấy mẫu bê tông ở một số nơi quan trọng (chân cột). Mẫu khoan có ñường kính 100mm, cao 100mm. Chiếu siêu âm các mẫu khoan. So sánh với các vùng còn lại trong các cột. Hình 2.8 Hình 2.9 - Hạn chế : bị ảnh hưởng bởi loại cốt liệu và cốt thép bên trong . 7 CHƯƠNG 2. KHẢO SÁT CẤU KIỆN BÊ TÔNG CỐT THÉP Test methods for assessing strength of concrete in structures Test method. ñộ bê tong bằng sung bật nảy? ii. Kiểm ñịnh tính ñồng nhất của cấu kiện bê tong? iii. ðộ chính xác? Hình 2. 3 12 Hình 2. 4 Hạn chế : súng bật nảy bị ảnh hưởng bởi : - Bề mặt cấu kiện. mặt và bên trong của bê tong. - Chất lượng cốt liệu. - Loại xi măng. - Thành phần hóa học trên bề mặt bê tông. 2. Phương pháp bóc tách: - Dán ñĩa nhôm ñường kính 50mm trên bề mặt bê tông