BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU SỰ SUY GIẢM VẬN TỐC SIÊU ÂM
TRUYỀN QUA MÔI TRƯỜNG BTXM,THIẾT LẬP MỐI
TƯƠNG QUAN THỰC NGHIỆM VỀ CƯỜNG ĐỘ BTXM
XÁC ĐỊNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÁ HOẠI MẪU
VÀ CƯỜNG ĐỘ BTXM XÁC ĐỊNH BẰNG
PHƯƠNG PHÁP KHÔNG PHÁ HOẠI
S

K

C

0

0

3

9
3

5
1



Trang 1


CHƢƠNG 1:
TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP
XÁC ĐỊNH CƢỜNG ĐỘ CỦA CẤU
KIỆN BÊTÔNG XIMĂNG
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Hiện nay, công nghệ kiểm tra không phá huỷ là một công nghệ thiết yếu và
không thể thiếu của các ngành công nghiệp. Kiểm tra không phá hủy bao gồm các
phƣơng pháp dùng để phát hiện các hƣ hại, khuyết tật, kiểm tra đánh giá tính toàn
vẹn của vật liệu, kết cấu, chi tiết hoặc để xác định các đặc trƣng của đối tƣợng mà
không làm ảnh hƣởng đến khả năng sử dụng của đối tƣợng kiểm tra. Kiểm tra
không phá hủy đƣợc sử dụng để kiểm tra vật liệu đầu vào, các bán sản phẩm, sản
phẩm đầu cuối, kiểm tra và phân loại các sản phẩm gia công chế tạo và kiểm tra,
đánh giá định kỳ các kết cấu, hệ thống, tiểu hệ thống trong quá trình sử dụng
Trong tất cả các ứng dụng của kiểm tra siêu âm trong công nghiệp thì kỹ
thuật kiểm tra khuyết tật là lâu đời và thông dụng nhất. Từ những năm 1940, các
định luật vật lý về sự truyền sóng âm thanh trong vật liệu rắn đã đƣợc sử dụng để
phát hiện các khuyết tật nằm ẩn bên trong nhƣ các vết nứt, lỗ rỗng, rỗ khí, và các
bất liên tục nằm trong kim loại, chất dẻo, và gốm sứ. Sóng siêu âm phản xạ từ
khuyết tật theo hƣớng có thể dự đoán đƣợc, tạo ra các xung phân biệt đƣợc hiển thị
và ghi lại trên các thiết bị siêu âm xách tay. Kiểm tra bằng siêu âm là kiểm tra
không phá huỷ rất an toàn, và là phƣơng pháp kiểm tra hữu hiệu đƣợc thiết lập trong
các ngành công.
Các đặc tính của bê tông nhƣ độ đàn hồi, cƣờng độ, độ chắc đặc, các khuyết
tật (vết nứt bề mặt, các lỗ rỗng) hoặc sự phá hủy bề mặt (do hỏa hoạn hoặc do tiếp
xúc với môi trƣờng xâm thực…) có ảnh hƣởng đến vận tốc xung siêu âm truyền
trong bê tông và thông qua sự biến đổi vận tốc xung siêu âm có thể phán đoán về

1.3. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Trƣớc những vấn đề đã trình bày ở trên thì mục tiêu và phạm vi nghiên cứu
của đề tài tập trung giải quyết những vấn đề nhƣ sau:
 Khái quái về các phƣơng pháp thí nghiệm xác định cƣờng độ bê tông
 Thiết lập mối quan hệ giữa vận tốc xung siêu âm xác định bằng phép
đo trực tiếp và phép đo gián tiếp
 Thiết lập mối quan hệ giữa cƣờng độ bêtông xác định bằng phƣơng
pháp phá hoại mẫu và cƣờng độ bê tông xác định bằng phƣơng pháp
không phá hoại mẫu

1.4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:
 Phương pháp lý thuyết:
Tổng hợp các phƣơng pháp thí nghiệm cƣờng độ bêtông ximăng

 Phương pháp thực nghiệm:
Chuẩn bị mẫu, thí nghiệm, thu thập số liệu

 Phân tích:
Phân tích các số liệu thí nghiệm từ đó đánh giá, đƣa ra kết luận.


Trang 4


CHƢƠNG 2:
CÁC PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CƢỜNG
ĐỘ NÉN CỦA CẤU KIỆN BÊTÔNG XIMĂNG
2.1. PHƢƠNG PHÁP PHÁ HỦY MẪU
Cƣờng độ chị nén theo phƣơng pháp phá hủy mẫu đƣợc xác định trên mẫu bê
tông tiêu chuẩn, đƣợc bão dƣỡng 28 ngày trong điều kiện tiêu chuẩn


Pn
Fn

Trong đó:
P - Tải trọng phá hoại, tính bằng daN; .
F - Diện tích chịu lực nén của viên mẫu, tính bằng cm2;
 - Hệ số tính đổi kết quả thử nén các viên mẫu bê tông kích thƣớc
khác viên chuẩn về cƣờng độ của viên mẫu chuẩn kích thƣớc 150 x 150 x
150mm

2.2. PHƢƠNG PHÁP KHÔNG PHÁ HỦY MẪU
2.2.1. Phương pháp xác định cường độ nén của bê tông bằng súng bật nảy
(TCXDVN 162 : 2004)
2.2.1.1. Thiết bị


Trang 6


2.2.1.2. Phạm vi áp dụng
Súng bật nẩy là phƣơng pháp thí nghiệm gián tiếp: cƣờng độ nén của bê tông
đƣợc xác định thông qua việc xác định độ cứng (trị bật nẩy) của lớp bê tông bề mặt
của kết cấu.
Phƣơng pháp thí nghiệm này không đƣợc áp dụng trong các trƣờng hợp sau:
 Giám định pháp lý kiểm tra chất lƣợng công trình;
 Đối với bê tông có mác dƣới 100 và trên 500;
 Đối với bê tông dùng các loại cốt liệu lớn có kích thƣớc trên 40 mm
(Dmax>40mm);
 Đối với vùng bê tông bị nứt, rỗ hoặc có các khuyết tật ;



2.2.2. Phương pháp xác định cường độ nén của bê tông bằng vận tốc xung siêu
âm (TCXD 225 : 1998)
2.2.2.1. Thiết bị


Trang 9


2.2.2.2. Phạm vi áp dụng:
Phƣơng pháp đo vận tốc xung siêu âm của sóng dọc lan truyền trong bê tông đƣợc
ứng dụng trong các lĩnh vực để:
 Xác định độ đồng nhất của bê tông trong một cấu kiện hoặc giữa nhiều
cấu kiện.
 Xác định sự hiện diện và dự đoán sự phát triển của vết nứt, xác định
các lỗ rỗng và các khuyết tật khác.
 Đo sự thay đổi đặc tính của bê tông theo thời gian
 Kiểm tra chất lƣợng của bê tông dựa trên mối quan hệ giữa vận tốc
xung siêu âm và cƣờng độ bê tông.
 Xác định hệ số mô đun đàn hồi và hệ số Poisson động của bê tông.


Trang 10


Khi kiểm tra chất lƣợng bê tông trên kết cấu ở hiện trƣờng, phƣơng pháp này
có ƣu điểm hơn các phƣơng pháp thí nghiệm cơ học trên các mẫu lập phƣơng, mẫu
trụ, vì nó quan hệ trực tiếp với bê tông trên kết cấu
2.2.2.3. Nguyên tắc của phƣơng pháp

Cũng có thể dùng một số chất tạo phẳng nhƣ nhựa epoxy đóng rắn nhanh
hoặc vữa trát, song phải bảo đảm sự bám dính tốt giữa chúng với bề mặt bê tông để
xung đƣợc truyền hoàn toàn vào bê tông kiểm tra. Lớp tạo phẳng càng mỏng càng


Trang 11


tốt. Nếu lớp này khá dày thì phải kể đến vận tốc xung trong nó khi tính toán vận tốc
xung trong bê tông.
Khi áp đầu dò không cẩn thận, số đọc sẽ biến động liên tục, khi áp đầu dò tốt
thì số đọc sẽ ổn định nhanh chóng


Trang 12


CHƢƠNG 3:
THÍ NGHIỆM CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU
THIẾT KẾ CẤP PHỐI BÊ TƠNG XI MĂNG
3.1. CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU
Vật liệu dùng để thí nghiệm (xi măng, cát, đá) đƣợc thí nghiệm các chỉ tiêu
cơ lý phục vụ cho việc thiết kế cấp phối bê tơng xi măng. Kết quả thí nghiệm đƣợc
thể hiện trong các bảng ở dƣới:
3.1.1. Đá dăm:
KHỐI LƯNG RIÊNG CỦA ĐÁ (TCVN 7572-4 : 2006)
2

Số mẫu thử


2.75

2.74

2.75

Khối lƣợng thể tích ở trạng thái bão hòa, g/cm3

2.77

2.75

2.76

Độ hút nƣớc, %

0.6

0.6

0.6

Bình + nước + tấm kính +
Khối lượng (g) mẫu
Bình + nước + tấm kính
Mẫu khô hoàn toàn

Trung Bình

KHỐI LƯNG THỂ TÍCH XỐP, ĐỘ HỔNG CỦA ĐÁ (TCVN 7572-6 : 2006)

52.3
51.2

Trung bình
51.8


Trang 13


HÀM LƯNG BỤI, BÙN, SÉT BẨN CỦA ĐÁ (TCVN 7572-8 : 2006)
KL mẫu khô ban đầu

KL mẫu khô sau khi rửa

HL bụi, bùn sét bẩn

Trung bình

(g)

(g)

(%)

(%)

1

5007

trong mẫu

(g)

(g)

Từng cỡ hạt

5-10

1.7

-

-

-

10-20

41.3

2616.5

428.0

16.4

20-40


14.8

BẢNG PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN HẠT CỦA ĐÁ (TCVN 7572-2 : 2006)
Khối lượng trước khi sàng (g) : 6332
Phần sót trên từng
Phần sót tích lũy
sàng
trên từng sàng
(%)
(%)

Kích thước mắt
sàng
(mm)

Lượng mẫu sót
trên từng sàng
(g)

Lượng mẫu sót tích
lũy trên từng sàng
(g)

100

-

-

-


56.6

10

2617

6198

41.3

97.9

5.0

107

6305

1.7

99.6

Đáy sàng

27

6332

0.4


3.1.2. Cát
KHỐI LƯNG RIÊNG CỦA CÁT (TCVN 7572-4 : 2006)
Số mẫu thử

1

2

Mẫu bão hòa khô bề mắt

498.3

497.9

Bình + nước + tấm kính + mẫu

2361.0

2344.5

Bình + nước + tấm kính

2052.0

2037.5

Mẫu khô hoàn toàn

1138.8


0.5

0.5

Khối lượng (g)

Trung Bình

KHỐI LƯNG THỂ TÍCH XỐP, ĐỘ HỔNG CỦA CÁT (TCVN 7572-6 : 2006)
Khối lượng thùng đong (kg) : 2.561

Thể tích thùng đong (m3) : 0.0027


Trang 15


Lần thử

K.Lượng thùng đong + mẫu

K.Lượng thể tích xốp (kg/m3)

(kg)

Tính toán

1



Trung bình

(g)

(g)

(%)

(%)

1

1000

973.5

2.7

2

1000

969.5

3.1

Lần thử

2.9

1.8

2.5

28.3

53.9

2.0

3.8

1.25

136.7

190.6

9.5

13.3

0.63

494.2

684.7

34.5


100.0


Trang 16


BIỂ U ĐỒ THÀ NH PHẦ N HẠ T CỦ A CÁ T
0
10

Phầ n só t tích luỹ trê n sà ng (%)

20
30
40
50
60
70
80
90
100

3.1.3. Xi măng:
CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA XI MĂNG
Tên chỉ tiêu
1. Độ dẻo tiêu chuẩn (N/X)

%

Phương pháp thử


4. Độ ổn đònh thể tích

mm

TCVN 6017 : 1995

5.90

5. Độ nghiền mòn
+ Phần còn lại trên sàng
0,09mm
6. Cường độ nén

TCVN 4030 : 2003
%
MPa

1.74
TCVN 6016 : 1995

44.0

Ghi chú


Trang 17


3.2. THIẾT KẾ CẤP PHỐI BÊ TƠNG XI MĂNG


1072

5+2

Thành phần 1 (TP cơ sở)

M350

(TP2)

444

195

740

1051

5+2

Thành phần 2 (TP tăng 10% XM)

M350

(TP3)

364

195


Trang 20


CHƢƠNG 4:
KHẢO SÁT SỰ TRUYỀN XUNG SIÊU ÂM QUA MẪU THỬ
BÊ TÔNG XI MĂNG
4.1. TỒNG HỢP SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM


Trang 21


Dầm D28:
DẦM D28
Siêu âm góc

Siêu âm trực diện
ĐIỂM ĐO
1-1
2-2
3-3
MẶT
4-4
1-6
5-5
6-6
7-7
1-1
2-2

36.70
37.80
38.50
38.30
37.50
34.90
36.20
36.80
36.50
37.40
37.80
36.50
151.10

V
3.98
4.14
4.09
3.97
3.90
3.92
4.00
4.30
4.14
4.08
4.11
4.01
3.97
4.11
3.97

1-4
4-4
5-5
6-6

L (mm)
106.07
106.07
106.07
106.07
106.07
106.07
106.07
106.07
106.07
106.07
106.07
106.07
106.07
106.07
106.07
106.07
106.07
106.07
106.07
106.07
106.07
106.07
106.07
106.07

4.29
4.13
3.87
4.31
4.13
4.49
4.40
4.31
4.31
4.29
4.38
4.16
3.97
4.13
4.49
4.19
4.48
4.31
4.24
4.19
4.26
4.26
3.73

ĐIỂM ĐO
1-2
1-3
1-4
1-5
1-6

2-3
2-4
MẶT 4 2-5
2-6
3-4
3-5
3-6
4-5
4-6
5-6
1-2
1-3
1-4
1-5
1-6
2-3
2-4
MẶT 6 2-5
2-6
3-4
3-5
3-6
4-5
4-6
5-6

L (mm)
100.00
200.00
300.00

400.00
500.00
100.00
200.00
300.00
400.00
100.00
200.00
300.00
100.00
200.00
100.00
100.00
200.00
300.00
400.00
500.00
100.00
200.00
300.00
400.00
100.00
200.00
300.00
100.00
200.00
100.00

T (μs)
27.10

53.20
96.90
121.50
149.90
23.40
51.70
95.70
124.30
24.80
52.70
95.50
22.30
48.90
23.10
20.40
49.20
75.40
115.40
146.20
24.80
51.30
77.30
118.80
21.50
48.80
89.80
20.90
49.20
25.50


3.95
4.15
3.76
3.10
3.29
3.34
4.27
3.87
3.13
3.22
4.03
3.80
3.14
4.48
4.09
4.33
4.90
4.07
3.98
3.47
3.42
4.03
3.90
3.88
3.37
4.65
4.10
3.34
4.78
4.07


3

4

5

6

7

SA trực diện

8

9

SA góc

10

11

12

13

14

15

SA trực diện

7

8

SA góc

9

10

SA mặt

11

12

13

14

15


Trang 23


MỐI QUAN HỆ VẬN TỐC XUNG SA THEO CÁC CÁCH TRUYỀN XUNG SIÊU ÂM KHÁC NHAU - DẦM 30
4.50


9

Series2

10

11

12

13

14

15

Series3

MỐI QUAN HỆ VẬN TỐC XUNG SA THEO CÁC CÁCH TRUYỀN XUNG SIÊU ÂM KHÁC NHAU - DẦM 31
5.50

Vận tốc xung siêu âm

5.00
4.50
4.00
3.50
3.00
2.50

14

15

SA mặt

MỐI QUAN HỆ VẬN TỐC XUNG SA THEO CÁC CÁCH TRUYỀN XUNG SIÊU ÂM KHÁC NHAU- DẦM 32
5.50

Vận tốc xung siêu âm

5.00
4.50
4.00
3.50
3.00
2.50
1

2

3

4

5

6

SA trực diện