T 325 04 xác định cường độ chịu nén gần đúng của bê tông trong công trình giao thông dựa trên mức độ thủy hóa

AASHTO T 325-04

TCVN xxxx:xx

Tiêu chuẩn thí nghiệm

Xác định cường độ chịu nén gần đúng của bê
tông trong công trình giao thông dựa trên mức
độ thủy hóa
AASHTO T 325-04
LỜI NÓI ĐẦU
 Việc dịch ấn phẩm này sang tiếng Việt đã được Hiệp hội Quốc gia về đường bộ và vận tải
Hoa kỳ (AASHTO) cấp phép cho Bộ GTVT Việt Nam. Bản dịch này chưa được AASHTO
kiểm tra về mức độ chính xác, phù hợp hoặc chấp thuận thông qua. Người sử dụng bản
dịch này hiểu và đồng ý rằng AASHTO sẽ không chịu trách nhiệm về bất kỳ chuẩn mức
hoặc thiệt hại trực tiếp, gián tiếp, ngẫu nhiên, đặc thù phát sinh và pháp lý kèm theo, kể cả
trong hợp đồng, trách nhiệm pháp lý, hoặc sai sót dân sự (kể cả sự bất cẩn hoặc các lỗi
khác) liên quan tới việc sử dụng bản dịch này theo bất cứ cách nào, dù đã được khuyến
cáo về khả năng phát sinh thiệt hại hay không.
 Khi sử dụng ấn phẩm dịch này nếu có bất kỳ nghi vấn hoặc chưa rõ ràng nào thì cần đối
chiếu kiểm tra lại so với bản tiêu chuẩn AASHTO gốc tương ứng bằng tiếng Anh.

1


TCVN xxxx:xx

AASHTO T 325-04

2

AASHTO T 325-04

TCVN xxxx:xx

Tiêu chuẩn thí nghiệm

Xác định cường độ chịu nén gần đúng của bê
tông trong công trình giao thông dựa trên mức
độ thủy hóa
AASHTO T 325-04
1

PHẠM VI ÁP DỤNG

1.1

Tiêu chuẩn này quy định trình tự tiến hành ước lượng cường độ của bê tông trong các
công trình cầu, đường và các công trình giao thông khác bằng cách áp dụng mức độ
thủy hóa.

1.2

Để có thể áp dụng được tiêu chuẩn này thì cần phải có 2 điều kiện: một là phải thiết
lập được quan hệ giữa cường độ và mức độ thủy hóa của cấp phối bê tông trong
phòng thí nghiệm; hai là phải xác định nhiệt độ của bê tông trên cấu kiện, ngay sau khi
đổ bê tông.

1.3

Tiêu chuẩn này có thể liên quan đến một số vật liệu nguy hại, 1 số thao tác và thiết bị
khác. Tiêu chuẩn này không nêu ra các yêu cầu về an toàn liên quan đến việc sử dụng
tiêu chuẩn. Trước khi tiến hành thí nghiệm, người sử dụng tiêu chuẩn này có trách
nhiệm thiết lập các quy định về an toàn thích hợp và xác định việc áp dụng các mức
giới hạn cho phép.

2

TÀI LIỆU VIỆN DẪN

2.1

Tiêu chuẩn AASHTO
 R 9, Kế hoạch lấy mẫu trong thi công, nghiệm thu công trình đường cao tốc
 T 276, Xác định cường độ sớm của bê tông để dự đoán cường độ trong thời gian
tiếp theo

2.2

Tiêu chuẩn ASTM
C 1074, Ước lượng cường độ của bê tông thông qua mức độ thủy hóa
D 3665, Lấy mẫu vật liệu xây dựng theo nguyên tắc ngẫu nhiên
E 105, Lấy mẫu xác suất
E 122, Lựa chọn cỡ mẫu để xác định chất lượng trung bình của lô vật liệu hoặc quá
trình
 E 141, Bằng chứng để chấp thuận dựa trên kết quả của lấy mẫu xác suất.





3

THUẬT NGỮ

3.1

Tuổi tương đương – tuổi mẫu tính theo ngày hoặc giờ tại nhiệt độ quy định tạo ra mức
độ thủy hóa tương đương với mức độ thủy hóa của mẫu có tuổi thực.
3


TCVN xxxx:xx

AASHTO T 325-04

3.2

Mức độ thủy hóa – Mức độ phát triển các đặc tính của bê tông do sự thủy hóa của xi
măng và các phản ứng xảy ra trong hồ xi măng.

3.3

Hàm thủy hóa – công thức toán học dùng để chuyển các thông số về nhiệt độ trong
quá trình bảo dưỡng mẫu thành 1 chỉ số biểu diễn mức độ thủy hóa.

3.4

Chỉ số thủy hóa – chỉ số được tính dựa trên hàm thủy hóa, dùng để phản ánh quá
trình phát triển cường độ của bê tông.

3.5

Quan hệ cường độ-mức độ thủy hóa – quan hệ thực nghiệm giữa cường độ bê tông
và chỉ số thủy hóa, thường được xây dựng dựa trên kết quả cường độ của mẫu bê
tông hình trụ, đúc từ 1 cấp phối bê tông nhất định và chỉ số thủy hóa của các mẫu bê
tông tại thời điểm thí nghiệm.

4

Ý NGHĨA VÀ SỬ DỤNG

4.1

Có thể sử dụng tiêu chuẩn này để ước định cường độ của bê tông tại mặt đường hoặc
trên cấu kiện. Kết quả ước định của bê tông là 1 giá trị rất hữu ích để đưa ra những
quyết định liên quan đến việc thông xe, tháo dỡ ván khuôn, căng kéo cáp dự ứng lực
hoặc kết thúc công tác bảo dưỡng, hoặc liên quan đến công tác thí nghiệm như lấy
mẫu khoan hay tiến hành thí nghiệm xác định cường độ bằng phương pháp nhổ đinh.

4.2

Các yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến kết quả ước định bao gồm:
(1) Sai số trong công tác cân cốt liệu khi trộn và lỗi khi đổ bê tông mà không được phát
hiện
(2) Lỗi trong quá trình bảo dưỡng dẫn đến nhiệt độ của bê tông bị thay đổi nhưng
không phát hiện ra.
(3) Không xác định cường độ thực của bê tông.
Chú thích 1 – Bê tông phải được bảo dưỡng trong điều kiện mà các phản ứng thủy
hóa hoặc pozzolan có thể xảy ra.

4.3

Tiêu chuẩn này đưa ra các chỉ dẫn kỹ thuật liên quan đến:
(1) Xây dựng quan hệ giữa cường độ và mức độ thủy hóa cho 1 cấp phối bê tông đã
được chấp thuận trong phòng thí nghiệm.
(2) Xác định nhiệt độ đã xảy ra đối với bê tông tại cấu kiện.
(3) Xác định chỉ số thủy hóa của bê tông trên cấu kiện
(4) Ước định cường độ bê tông trên cấu kiện dựa trên quan hệ cường độ-mức độ thủy
hóa và chỉ số thủy hóa.

5

DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ

5.1

Yêu cầu đối với phòng thí nghiệm

4


AASHTO T 325-04

TCVN xxxx:xx

5.1.1

Tại nơi trộn bê tông và thí nghiệm mẫu, phải có các dụng cụ bảo hộ lao động phù hợp
với các yêu cầu của phòng thí nghiệm và OSHA.

5.1.2

Phải lắp đặt cảm biến nhiệt trong giữa các mẫu bê tông hình trụ và có các thiết bị phù
hợp để ghi lại nhiệt độ của mẫu trong quá trình bảo dưỡng.

5.1.3

Có hệ thống máy tính để ghi lại các số liệu khi thí nghiệm và để cung cấp số liệu cho
công tác báo cáo.

5.2

Yêu cầu đối với hiện trường

5.2.1

Tại nơi đổ bê tông phải có các dụng cụ bảo hộ lao động phù hợp với yêu cầu của
phòng thí nghiệm hoặc đơn vị thi công và/hoặc phù hợp với quy định của OSHA.

5.2.2

Phải có dụng cụ hoặc cảm biến nhiệt thích hợp để đo nhiệt độ của bê tông bên trong
cấu kiện.

5.2.3

Phải có thiết bị phù hợp để theo dõi và ghi lại nhiệt độ của bê tông. Thiết bị này có thể
là 1 trong các hệ thống sau: là hệ thống máy tính tự động ghi lại nhiệt độ từ xa thông
qua 1 modem, là hệ thống máy tính đặt ngay tại hiện trường, tự động ghi lại số liệu và

thực hiện các phép tính cần thiết, là hệ thống tự động ghi lại các tín hiệu phát ra từ
cảm biến, thực hiện tính chỉ số thủy hóa và hiển thị kết quả.
Chú thích 2 – Các nhà nghiên cứu thuộc chương trình SHRP đã phát hiện ra trên thị
trường có bán tất cả 11 loại dụng cụ đo độ thủy hóa có thể sử dụng nhiều lần và 3 loại
dụng cụ sử dụng 1 lần. Trong các loại trên, có 7 loại sử dụng hàm thủy hóa Arrhenius, 6
loại sử dụng hàm thủy hóa Nurse-Saul, và 1 loại sử dụng hàm nào là tùy cách chọn.

6

CẢNH BÁO VỀ AN TOÀN LAO ĐỘNG

6.1

Phải chấp hành các quy định về an toàn lao động do phòng thí nghiệm hoặc đơn vị thi
công yêu cầu và/hoặc do OSHA ban hành.

7

LẤY MẪU HIỆN TRƯỜNG

7.1

Chia khối lượng bê tông ra những phần bằng nhau (lô) để đặt cảm biến nhiệt, mỗi lô
bê tông sau khi được chia có khối lượng như bảng 1. Bê tông làm mặt đường sẽ được
chia theo diện tích, bê tông trên cấu kiện sẽ được chia theo mét khối.

5


TCVN xxxx:xx

AASHTO T 325-04

Bảng 1 – Số lượng cảm biến nhiệt nhỏ nhất đặt trong 1 lô bê tông
Loại kết cấu

Khối lượng bê tông của 1 lô

Sàn, dầm và tường đầu cầu

100 m

Số cảm biến
nhiêt
5

3

Cột

2 – 10 m3

1

Cột

hơn 10 m3

2

1000 m2

2

mỗi lần sửa chữa hoặc 750

2

Mặt đường, lớp phủ mặt
đường

m2,

Sửa chữa mặt đường

tùy vào khối lượng nào nhỏ
hơn
7.2

Tùy thuộc vào số lô bê tông cần xác định nhiệt độ, cảm biến nhiệt sẽ được đặt theo 1
trong các cách sau:

7.2.1

Nếu cần đo nhiệt độ của tất cả các lô bê tông thì áp dụng phương pháp lựa chọn ngẫu
nhiên để chọn ra vị trí đặt cảm biến nhiệt cho các lô có khối lượng như trong bảng 1.

7.2.2

Nếu chỉ cần đo nhiệt độ của 1 số lô nhất định trong tổng số lô bê tông thì số lượng lô

cần đặt cảm biến nhiệt được tính theo công thức sau:
L1 = FT – LL

(1)

trong đó:
L1

=

số lô bê tông cần đo nhiệt độ

F

=

phần của lô được lấy mẫu để làm thí nghiệm mức độ thủy hóa

T

=

tổng số lô bê tông

LL

=

lô bê tông đổ cuối cùng.

7.2.2.1 Làm tròn L1 đến số nguyên lớn hơn. Lựa chọn ngẫu nhiên số lô cần đo nhiệt độ L1, từ
tổng số lô bê tông, trừ đi lô cuối cùng LL. Bổ sung lô cuối cùng vào danh sách xác định
mức độ thủy hóa. Cuối cùng, áp dụng phương pháp lựa chọn ngẫu nhiên để chọn ra vị
trí đặt cảm biến nhiệt cho các lô có khối lượng như trong bảng 1.
Chú thích 3 – Ví dụ, nếu T = 10, F = 1/8 thì L1 = 0,25. Làm tròn đến số nguyên lớn
hơn sẽ được L1 = 1. Nếu đem tổng số 10 lô trừ đi lô cuối cùng sẽ còn 9 lô, sẽ có 1
trong 9 lô này được chọn ra để làm thí nghiệm. Giả sử chọn lô số 4 trong số 9 lô trên.
Lô cuối cùng LL cũng được chọn. Vì vậy, tổng cộng sẽ có 2 lô được chọn làm thí
nghiệm là lô số 4 và lô số 10. Mục đích của việc loại lô cuối cùng ra khỏi số lô được
chọn ngẫu nhiên sau đó lại cho vào danh sách các lô được chọn làm thí nghiệm là để
đảm bảo chắc chắn rằng khối lượng bê tông thi công cuối cùng sẽ được xác định mức
độ thủy hóa. Nếu tất cả các điều kiện khác là như nhau thì lô cuối cùng luôn có cường
độ thấp nhất trong số các lô bê tông đã được thi công. Tương tụ như vậy, những lô bê
tông được bảo dưỡng trong những điều kiện bất lợi thì cũng có cường độ nhỏ hơn các
lô khác.
6


AASHTO T 325-04

TCVN xxxx:xx

Chú thích 4 – Trong ASTM D 3665 có bảng số ngẫu nhiên và hướng dẫn sử dụng.
Trong các tiêu chuẩn AASHTO R 9, ASTM E 105, E 122 và E 141 có các thông tin liên
quan đến công tác lấy mẫu.
8

CÔNG TÁC CHUẨN BỊ

8.1

Đối với phòng thí nghiệm – trước khi tiến hành đổ bê tông trong phòng thí nghiệm,
phải chuẩn bị đầy đủ các cảm biến nhiệt cần thiết để đặt trong bê tông. Các thiết bị
theo dõi và ghi nhiệt độ trong suốt quá trình thí nghiệm cũng phải được chuẩn bị đầy
đủ và kết nối ngay với các cảm biến nhiệt ngay sau khi lắp đặt các cảm biến này.

8.2

Đối với hiện trường – trước khi đổ bê tông phải chuẩn bị như sau:
(1) Xác định cách đặt cảm biến nhiệt
(2) Kiểm tra số lượng của cảm biến nhiệt cần thiết để thực hiện thí nghiệm
(3) Xác định vị trí đặt cảm biến nhiệt
(4) Chuẩn bị các thiết bị theo dõi và ghi nhiệt độ của bê tông; kết nối các thiết bị này với
cảm biến nhiệt ngay sau khi lắp đặt.

9

TIÊU CHUẨN HÓA

9.1

Hệ thống thiết bị dùng trong thí nghiệm xác định mức độ thủy hóa của bê tông phải
được hiệu chuẩn định kỳ.
Chú thích 5 – có thể tiến hành việc hiệu chuẩn hệ thống bằng cách ngâm cảm biến
nhiệt trong 1 bể ổn nhiệt và ghi lại nhiệt độ hiển thị của hệ thống sau đó so sánh với
nhiệt độ hiển thị trên bể ổn nhiệt. Phải hiệu chuẩn tại ít nhất là 3 nhiệt độ khác nhau (ví
dụ tại 5oC, 25oC và 45oC).

10

TRÌNH TỰ

10.1

Xây dựng quan hệ giữa cường độ với mức độ thủy hóa cho 1 cấp phối bê tông đã
được chấp thuận theo ASTM C 1074.
Chú thích 6 – T 276 cũng là một tiêu chuẩn dùng để xây dựng quan hệ giữa cường
độ và mức độ thủy hóa.

10.2

Xác định nhiệt độ của bê tông trong thời gian sau khi thi công như sau:

10.2.1 Cắm đầu đo của cảm biến nhiệt vào trong bê tông tươi tại vị trí đã lựa chọn. Nếu cảm
biến nhiệt được đặt trước thì phải buộc lại để cảm biến không bị dịch chuyển trong
quá trình thi công bê tông. Có thể cắm cảm biến vào trong bê tông từ trên mặt lớp bê
tông hoặc qua lỗ trên ván khuôn.
10.2.2 Thông thường, cảm biến được cắm ngập trong bê tông từ 50 đến 100 mm kể từ bất
cứ mặt nào của kết cấu. Đối với lớp phủ trên mặt đường thì cảm biến nhiệt được đặt ở
giữa lớp bê tông.

7


TCVN xxxx:xx

AASHTO T 325-04

10.2.3 Bảo vệ dây dẫn từ cảm biến nhiệt đến thiết bị ghi để không bị ảnh hưởng do quá trình
thi công gây ra. Đối với những vị trí đặc biệt, có thể đặt 2 cảm biến với hệ thống dây

dẫn riêng.
Chú thích 7 – Kết quả nghiên cứu của chương trình SHRP chỉ ra rằng nếu như bê
tông trong những kết cấu có chiều dày từ 300 mm trở xuống như mặt đường, mặt cầu
và các kết cấu khác, được bảo vệ, không xảy ra hiện tượng mất nhiệt lớn thì sự khác
nhau về mức độ thủy hóa của bê tông ở giữa lớp và ở ngoài lớp là không đáng kể.
10.2.4 Kết nối toàn bộ hệ thống theo dõi mức độ thủy hóa với các cảm biến nhiệt và cho hệ
thống hoạt động.
10.3

Sau khi công tác thi công kết thúc, xác định chỉ số thủy hóa tại điểm đặt cảm biến nhiệt
bằng cách đọc nhiệt độ của điểm ấy trên kênh tương ứng của thiết bị theo dõi.
Chú thích 8 – Các nhà nghiên cứu của chương trình SHRP khuyến cáo khi theo dõi
mức độ thủy hóa của mặt đường hoặc các kết cấu khác thì nên sử dụng thiết bị tính
theo hàm Arrhenius vì ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ thủy hóa được hàm Arrhenius
mô tả tốt hơn so với hàm Nurse-Saul. Nếu như nhiệt độ thực tế của bê tông càng khác
với nhiệt độ tiêu chuẩn thì hàm Nurse-Saul sẽ cho kết quả càng không chính xác.

10.4

Xác định cường độ gần đúng của bê tông tại hiện trường dựa trên quan hệ cường độđộ thủy hóa và chỉ số thủy hóa.

10.4.1 Lấy giá trị chỉ số thủy hóa theo 10.3 để đưa lên đồ thị quan hệ giữa cường độ với độ
thủy hóa theo 10.1. Giá trị cường độ thu được dựa trên chỉ số thủy hóa từ mỗi cảm
biến nhiệt chính là cường độ bê tông tại nơi đặt cảm biến đó.
10.4.2 Xác định cường độ gần đúng của lô bê tông theo công thức 2: gần đúng
i =n

SL(gần đúng)

=

∑X
i =1

i

n

(2)
trong đó:

SL(gần đúng)

=

cường độ gần đúng của lô bê tông,

Xi

=

cường độ gần đúng của bê tông tại điểm đặt cảm biến,

i

=

cảm biến nhiệt thứ i

n

=

số cảm biến nhiệt có trong lô bê tông

11

BÁO CÁO

11.1

Những thông tin trong phòng thí nghiệm bao gồm:

11.1.1 Mã số mẫu theo hệ thống mã của phòng thí nghiệm, ngày thí nghiệm
11.1.2 Mã hiệu nhận biết cấp phối bê tông
11.1.3 Cường độ của từng mẫu và trung bình của các mẫu tại mỗi thời điểm thí nghiệm

8


AASHTO T 325-04

TCVN xxxx:xx

11.1.4 Chỉ số thủy hóa tại mỗi điểm đặt cảm biến nhiệt và chỉ số thủy hóa trung bình tại mỗi
thời điểm thí nghiệm
11.1.5 Biểu đồ biểu diễn quan hệ giữa cường độ trung bình với chỉ số thủy hóa trung bình
theo như yêu cầu của Tiêu chuẩn ASTM C 1074.
11.1.6 Các thông tin khác do phòng thí nghiệm yêu cầu
11.2

Những thông tin ngoài hiện trường bao gồm:

11.2.1 Tên dự án hoặc tên đường
11.2.2 Bảng theo dõi lô bê tông thí nghiệm, mã hiệu của cấp phối bê tông, bao gồm:
11.2.2.1Lý trình
11.2.2.2Khoảng cách đến tim đường
11.2.2.3Số thứ tự hạng mục.
11.2.2.4Khối lượng bê tông
11.2.2.5Số lượng (bao nhiêu) cảm biến nhiệt và vị trí lắp đặt
11.2.2.6Chỉ số thủy hóa tại mỗi điểm đặt cảm biến
11.2.2.7Cường độ gần đúng của bê tông tại mỗi điểm đặt cảm biến
11.2.2.8Cường độ gần đúng của lô bê tông
11.3

Thông tin không bắt buộc – các yêu cầu khác do Cơ quan thí nghiệm đặt ra đối với
việc xác định cường độ bê tông thông qua mức độ thủy hóa.

12

ĐỘ CHÍNH XÁC VÀ SAI SỐ

12.1

Độ chính xác và sai số của tiêu chuẩn này chưa được xây dựng.

13

CÁC TỪ KHÓA

13.1

Bê tông, cường độ gần đúng, mức độ thủy hóa, chỉ số thủy hóa, quan hệ cường độ độ thủy hóa.

9