Đánh giá sự ảnh hưởng của ăn mòn đến sự làm việc của kết cấu bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn mỹ và tiêu chuẩn việt nam

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

CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

ĐÁNH GIÁ SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA ĂN MỊN ĐẾN SỰ
LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU BÊ TƠNG CỐT THÉP
THEO TIÊU CHUẨN MỸ VÀ TIÊU CHUẨN VIỆT NAM

MÃ SỐ: SV2019-136

SKC 0 0 6 9 6 7

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 06/2019


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

ĐÁNH GIÁ SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA ĂN MÒN ĐẾN SỰ LÀM VIỆC
CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP THEO TIÊU CHUẨN MỸ VÀ
TIÊU CHUẨN VIỆT NAM
Mã số đề tài: SV2019-136
Thuộc nhóm ngành khoa học: Khoa học kỹ thuật và ứng dụng

TP Hồ Chí Minh, 13/6/2019

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

ĐÁNH GIÁ SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA ĂN MÒN ĐẾN SỰ LÀM VIỆC
CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP THEO TIÊU CHUẨN MỸ VÀ
TIÊU CHUẨN VIỆT NAM
SV2019-136
Thuộc nhóm ngành khoa học: Khoa học kỹ thuật và ứng dụng
SV thực hiện:

Chu Minh Đức
Nguyễn Thanh Sơn
Nguyễn Lê Phong
Hoàng Văn Dương
Nguyễn Thị Mỹ Duyên

- 15149012
- 15149039
- 15149035
- 15149008
- 15149007

Nam, Nữ: Nam
Nam, Nữ: Nam
Nam, Nữ: Nam

Nam, Nữ: Nam
Nam, Nữ: Nữ

Dân tộc:
Kinh
Lớp, khoa: 15149CL2
Năm thứ: 4 /Số năm đào tạo: 4
Ngành học: Công nghệ kỹ thuật cơng trình xây dựng
Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thế Anh

TP Hồ Chí Minh, 13/6/2019


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM
THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
1. Thông tin chung:
- Tên đề tài: Đánh giá sự ảnh hưởng của ăn mòn đến sự làm việc của kết cấu bê tông cốt
thép theo tiêu chuẩn Mỹ và tiêu chuẩn Việt Nam
- SV thực hiện: Chu Minh Đức
Mã số SV: 15149012
- Lớp: 15149CL2 Khoa: ĐT Chất lượng cao
Năm thứ: 4
Số năm đào tạo: 4
- Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thế Anh
2. Mục tiêu đề tài:
Nghiên cứu khảo sát hiện tượng và mức độ sự ăn mịn của các cơng trình thực tế trên địa
bàn Thành phố Hồ Chí, từ các số liệu và kết quả sẽ được phân tích, đánh giá sự làm việc
của kết cấu bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn của Mỹ, tiêu chuẩn Việt Nam. Để từ đó đưa
ra các giải pháp trong thiết kế, thi công, sửa chữa, … giảm thiểu được sự ảnh hưởng của

ăn mòn đến sự làm việc của kết cấu bê tông cốt thép và kéo dài tuổi thọ của cơng trình.
3. Tính mới và sáng tạo:
Nghiên cứu góp phần giải quyết một số vấn đề có ý nghĩa thực tiễn, vì áp dụng kết quả
của đề tài góp phần đánh giá khả năng làm việc an tồn của cơng trình
4. Kết quả nghiên cứu:
-

Kết quả khảo sát cơng trình thực tế về thực trạng ăn mòn trên địa bàn thành phố
Hồ Chí Minh
Nghiên cứu một số tiêu chuẩn trong và ngoài nước liên quan đến đề tài
Đánh giá sự làm việc của kết cấu bê tông cốt thép trong thời điểm bị ăn mòn dựa
theo tiêu chuẩn Mỹ và tiêu chuẩn Việt Nam
Kết quả so sánh giữa tiêu chuẩn Việt Nam và tiêu chuẩn nước ngoài
Đề xuất các giải pháp trong thiết kế, thi công, sửa chữa, … giảm thiểu được sự ảnh
hưởng của ăn mịn

5. Đóng góp về mặt giáo dục và đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng và khả
năng áp dụng của đề tài:
Chi phí hàng năm cho việc bảo dưỡng, sửa chữa đối với các cơng trình bê tơng cốt thép là
rất lớn, nhưng nếu phải xây lại phần hư hỏng của các cơng trình bê tơng cốt thép thì kinh
phí còn tốn hơn nhiều. Việc khảo sát và đánh giá kịp thời sự ăn mịn để ngăn chặn nó
cùng với việc lựa chọn vật liệu phù hợp cho kết cấu bê tơng cốt thép giúp cho việc duy trì
đảm bảo an tồn kết cấu mang lại lợi ích cho xã hội là hết sức cần thiết.
1


6. Công bố khoa học của SV từ kết quả nghiên cứu của đề tài (ghi rõ tên tạp chí nếu
có) hoặc nhận xét, đánh giá của cơ sở đã áp dụng các kết quả nghiên cứu (nếu có):

Ngày

tháng
năm
SV chịu trách nhiệm chính
thực hiện đề tài
(kí, họ và tên)

Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của SV thực hiện đề tài
(phần này do người hướng dẫn ghi):

Xác nhận của Trường
(kí tên và đóng dấu)

Ngày
tháng
năm
Người hướng dẫn
(kí, họ và tên)

2


MỤC LỤC
Thông tin kết quả nghiệm thu đề tài………………………………………………....1
Tổng quan tình hình nghiên cứu ........................................................................ 3

I.
II.

Cơ sở lý thuyết ................................................................................................. 5

1. Q trình ăn mịn cốt thép thường trong kết cấu bê tông cốt thép ................... 5
2. TCVN 9348:2012 – Bê tông cốt thép – Kiểm tra khả năng cốt thép bị ăn mòn
– Phương pháp điện thế. ............................................................................................ 7
3. TCXDVN 239:2006 – Bê tông nặng - chỉ dẫn đánh giá cường độ bê tơng trên
kết cấu cơng trình ...................................................................................................... 7
4. C876 – 09 (Standard Test Method for Corrosion Potentials of Uncoated
Reinforcing Steel in Concrete1) .............................................................................. 10
5. Tiêu chuẩn EN 13791:2007 do Ban kỹ thuật CEN/TC 104 "Concrete and
related products" biên soạn .................................................................................... 10
III.

Thực hiện........................................................................................................ 11

1. Sự cố các công trình có liên quan đến ăn mịn của cốt thép ............................ 11
2. Một số kết quả thực nghiệm trên kết cấu cơng trình chung cư 47 Long Hưng
(cơng trình được xây dựng cách thời điểm khảo sát hơn 30 năm) ........................ 15
a. Kết quả thí nghiệm theo phương pháp TCVN 9348:12 (điện cực đồng + đồng
sunfat bão hòa), bằng máy đo điện thế canin (proceq) made in switzeland trong điều
kiện mặt bằng khô ráo ............................................................................................ 17
b. Kết quả xác định cường độ bê tông xi măng hiện trường TCVN 239:06 (khoan
lấy mẫu) ................................................................................................................. 20
c.

Kết luận ........................................................................................................... 23

3. Một số kết quả thực nghiệm trên kết cấu cơng trình trung tâm văn hóa kết
hợp dịch vụ thương mại (cơng trình được xây dựng cách thời điểm khảo sát dưới
10 năm) ..................................................................................................................... 23
a. Kết quả thí nghiệm theo phương pháp TCVN 9348:12 (điện cực đồng + đồng
sunfat bão hòa), bằng máy đo điện thế canin (proceq) made in switzeland trong điều

kiện mặt bằng khô ráo (3) ....................................................................................... 25
b. Kết quả đo đạc độ nghiêng võng của dầm (Tiêu chuẩn áp dụng TCVN
9381:2012) ............................................................................................................. 26
c. Kết quả xác định cường độ bê tông xi măng hiện trường TCXDVN 239:06
(khoan lấy mẫu) ...................................................................................................... 28
d. Kết luận ........................................................................................................... 29
4. So sánh 2 cơng trình tại cùng thời điểm khảo sát ............................................ 30
5. Kết quả đánh giá kết cấu cơng trình theo C876 – 09 (Standard Test Method
for Corrosion Potentials of Uncoated Reinforcing Steel in Concrete 1) ................. 32


a.

Thiết bị kiểm tra (Mục 5 - C876 – 09).............................................................. 32

b. Xử lý dữ liệu (Mục 9 - C876 – 09) ................................................................... 33
c.

Đánh giá kết quả (mục 10 - C876 – 09) ............................................................ 35

6. Kết quả xác định cường độ bê tông xi măng hiện trường theo EN 13791:2007
(khoan lấy mẫu) ....................................................................................................... 37
IV.

So sánh 2 phương pháp theo TCVN và tiêu chuẩn nước ngoài ................... 42

V. Một số biện pháp chống ăn mòn cốt thép hiện nay.......................................... 44
VI.

Đề xuất giải pháp ........................................................................................... 45

VII. Kết luận .......................................................................................................... 64


ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA ĂN MÒN ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU
BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰA THEO TIÊU CHUẨN
Sinh viên, Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hồ Chí Mính
Tóm tắt: Ăn mịn cốt thép trong bê tơng và khắc phục các sự cố do ăn mòn cốt thép gây
ra là một trong các hướng nghiên cứu ưu tiên trong xu thế phát triển bền vững. Ăn mòn
cốt thép thực sự là mối nguy hiểm luôn đe dọa tuổi thọ của các cơng trình. Bài viết nhằm
mục đích khảo sát mức độ ăn mịn cho kết cấu bê tơng cốt thép trên địa bàn Thành phố
Hồ Chí Minh và đánh giá theo tiêu chuẩn của Mỹ, Việt Nam. Nghiên cứu góp phần giải
quyết một số vấn đề có ý nghĩa thực tiễn, vì áp dụng kết quả của đề tài góp phần đánh
giá khả năng làm việc an tồn của cơng trình. Để từ đó đưa ra các giải pháp trong thiết
kế, thi công, sửa chữa, … giảm thiểu được sự ảnh hưởng của ăn mòn đến sự làm việc
của kết cấu bê tông cốt thép và kéo dài tuổi thọ của cơng trình.
Abstract: The corrosion of steel in concrete and restoring of the degradation of
reinforced concrete structures due to the corrosion is one of the research priorities for
the sustainable development. The corrosion of steel is always menace the life of
reinforced concrete structures. The article aims to survey the corrosion level of
reinforced concrete structures in Ho Chi Minh City and assess the standards of the US
and Vietnam. The research contributes to solving a number of practical issues, because
the application of the results contributes to assessing the safety of the work. In order to
offer solutions in design, construction, repair, ... minimize the impact of corrosion on
the working of reinforced concrete structures and extend the life of the project.
I.

Tổng quan tình hình nghiên cứu

Trong những năm gần đây, vấn đề nâng cao chất lượng và tuổi thọ cho các cơng trình

xây dựng. Nhìn chung đối với các cơng trình xây dựng, việc sử dụng vật liệu một cách
hợp lý, quá trình thi công đảm bảo chất lượng và trong từng trường hợp cụ thể có chú
trọng đến các biện pháp bảo vệ thích hợp thì tuổi thọ sẽ được nâng lên đáng kể. Trên cơ
sở đó, cho phép khai thác triệt để tính năng sử dụng của vật liệu, giảm bớt được các chi
phí về tu bổ sửa chữa hàng năm sẽ đem lại hiệu qua kinh tế cao.
Trên thực tế, để giải quyết vấn đề nâng cao chất lượng và tuổi thọ cho các cơng trình
xây dựng cũng có nghĩa là giải quyết nâng cao khả năng chống ăn mòn cho bê tông và
3


bê tông cốt thép trong kết cấu xây dựng. Thực chất đó là vấn đề phải nắm được những
hiểu biết về các q trình ăn mịn, biết cách khắc phục những nhược điểm của loại vật
liệu này khi sử dụng trong các mơi trường có tác động ăn mịn, từ đó đề ra các biện pháp
cải thiện tính năng của vật liệu theo hướng nâng cao tính bền của chúng trên cơ sở
nguyên vật liệu sẵn có trong nước và phù hợp với điều kiện thực tế của Việt Nam.
Chính vì vậy nghiên cứu về ăn mịn và chống ăn mịn cho bê tơng-bê tơng cốt thép
nhằm tăng cường độ bền và kéo dài tuổi thọ cho các cơng trình xây dựng đang là một
trong những nhiệm vụ cấp thiết được nhiều cơ quan nghiên cứu trong cả nước quan tâm.
Sự xuống cấp của kết cấu bê tông cốt thép là do nhiều nguyên nhân như thiết kế, thi
công, vật liệu, … thêm vào đó thì ảnh hưởng từ mơi trường đóng một vai trị quan trọng.
Trong đó sự ăn mịn cốt thép là ngun nhân chính gây ra sự suy giảm khả năng chịu
lực của kết cấu. Nhiều tiêu chuẩn được đưa ra để kiểm tra, đánh giá sự ăn mịn và chống
ăn mịn trong kết cấu bê tơng và bê tơng cốt thép
Ở trong nước đã có một số nghiên cứu, Nguyễn Mạnh Phát bước đầu có những tìm
hiểu về ăn mịn và đưa ra các biện pháp chống ăn mịn cho cơng trình bê tơng cốt thép.
Các nhà nghiên cứu Vũ Ngọc Anh tập trung nghiên cứu về ứng xử của kết cấu bê tông
cốt thép bị ăn mịn và gia cường cho kết cấu bê tơng cốt thép. Nhiều kết quả nghiên cứu
cho thấy khi cốt thép bị ăn mịn nó ảnh hưởng kép đến ứng xử cơ học của kết cấu, làm
giảm khả năng chịu lực do diện tích cốt thép bị giảm so với bố trí ban đầu, làm giảm độ
cứng cấu kiện do giảm diện tích cốt thép và giảm lực dính giữa bê tông và cốt thép, làm

giảm độ võng khi kết cấu bị phá hoại.
Trên thế giới đã có một số nghiên cứu đến ảnh hưởng của sự ăn mòn cốt thép trong
bê tông đến khả năng chịu lực của kết cấu. Các tác giả Fumin Li và Yingshu Yuan đã
trình bày các thí nghiệm về ảnh hưởng của ăn mịn lên khả năng bám dính giữa thép và
bê tơng, từ các kết quả thí nghiệm các tác giả đã đưa ra một số biểu đồ và đường hồi quy
về liên quan của các vết nứt đến ăn mòn, cho thấy rằng nếu có vết nứt thì tốc độ ăn mịn
sẽ tăng lên. Các tác giả Akshatha Shett, Indrani Gogoi và Katta Venkataramana đã đưa
ra cơng thức tính tốc độ ăn mịn từ sự mất mát, từ đó suy ra được cách tích khả năng
chịu lực của kết cấu.

4


Nghiên cứu khảo sát hiện tượng và mức độ sự ăn mịn của các cơng trình thực tế trên
địa bàn Thành phố Hồ Chí, từ các số liệu và kết quả sẽ được phân tích, đánh giá sự làm
việc của kết cấu bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn của Mỹ, tiêu chuẩn Việt Nam. Để từ
đó đưa ra các giải pháp trong thiết kế, thi công, sửa chữa, … giảm thiểu được sự ảnh
hưởng của ăn mòn đến sự làm việc của kết cấu bê tông cốt thép và kéo dài tuổi thọ của
cơng trình.
Nhóm nghiên cứu thu thập các kết quả khảo sát cơng trình thực tế về thực trạng ăn
mịn trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh, nghiên cứu một số tiêu chuẩn trong và ngoài
nước liên quan đến đề tài rồi đánh giá sự làm việc của kết cấu bê tông cốt thép trong
thời điểm bị ăn mòn dựa theo tiêu chuẩn Mỹ và tiêu chuẩn Việt Nam. Từ đó đưa ra các
kết quả so sánh giữa tiêu chuẩn Việt Nam và tiêu chuẩn nước ngoài và đề xuất các giải
pháp trong thiết kế, thi công, sửa chữa, … giảm thiểu được sự ảnh hưởng của ăn mòn.
Ở bài nghiên cứu này, mặc dù đã rất cố gắng tích góp kinh nghiệm và tham khảo ý
kiến của các thầy trong khoa Xây dựng Đại học Sư Phạm kĩ thuật TP. HCM, song việc
thu thập số liệu gặp nhiều khó khăn, số lượng mẫu thử chưa đảm bảo, những hạn chế cả
về nội dung lẫn hình thức. Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của bạn
đọc để bài nghiên cứu được hoàn thiện hơn trong lần thực hiện tiếp theo.

II.

Cơ sở lý thuyết

1. Q trình ăn mịn cốt thép thường trong kết cấu bê tơng cốt thép
Trong thực tế, q trình sau có thể huỷ hoại sự bảo vệ của bê tơng đối với cốt thép
Q trình các bon nát hóa (Cacbonatation): có thể chia q trình này thành (h.1):
Giai đoạn 1, khi bê tơng quanh cốt thép cịn chưa bị các bon nát hóa, bê tơng có tính
chất kiềm, nồng độ pH luôn giữ từ 12 đến 13, trong môi trường có tính kiềm cao như
vậy cốt thép khơng thể bị ăn mòn. Giai đoạn 2, sự vận động của pha lỏng trong các kẽ
hở của bê tông do sự chuyển đổi của các hợp chất bị thuỷ hóa. Phản ứng các bon nát hóa
của bê tơng do oxit các bon (CO2) có trong khơng khí thấm vào sâu vào lớp bê tông bảo
vệ dẫn đến độ pH của bị giảm (pH<9), bắt đầu từ thời điểm này cốt thép trong bê tơng
khơng cịn được bảo vệ để chống lại ăn mòn nữa. Giai đoạn 3, do sự thẩm thấu của nước,
các tạp chất có tính oxy hóa cao (đặc biệt là môi trường chứa ion Cl-) tác động trực tiếp

5


vào cốt thép làm oxy hóa thép. Sản phẩm của q trình oxy hóa cốt thép là hỗn hợp
Fe2O3.H2O, Fe(OH)2 – gọi là rỉ sắt.

Hình 1: Q trình ăn mịn cốt thép trong bê tơng do cacbon nát hóa

Giai đoạn 4, oxy hóa thép đến một mức độ nào đó nó sẽ tạo thành một lớp rỉ sắt, lớp rỉ
sắt này xốp có thể tích lớp gấp 2 đến 7 lần thể tích sắt tạo ra nó, do vậy lớp rỉ sắt này tạo
áp lực lên lớp bê tông bảo vệ, khi áp
lực này tạo ra ứng suất lớn hơn
cường độ chịu kéo của bê tơng thì
sẽ gây nứt lớp bê tông bảo vệ. Giai

đoạn 5, lớp rỉ sắt tiếp tục hình thành
với thể tích lớn làm vết nứt ở lớp bê
tơng bảo vệ hình thành to hơn, đến
một thời điểm nào đó lớp bê tơng
Hình 2: Sơ đồ phát triển ăn mòn của cốt thép theo
thời gian

bảo vệ bị bong, tróc như trên hình
vẽ.

Xét về mặt động, người ta có thể sơ đồ hóa sự phát triển của ăn mịn cốt thép ở lớp bê
tơng bảo vệ theo hai giai đoạn như mơ hình đã được phát triển bởi Tuutti [2] (h.2). Ăn
mòn cốt thép trải qua theo hai giai đoạn riêng biệt, giai đoạn mồi (I) và giai đoạn phát
tán (II). Điểm A tương ứng với thời điểm cốt thép bị mất tính thụ động hố chống rỉ
(depassivation), sau đó là sự lan truyền của ăn mịn, sản phẩm ăn mòn sinh ra, khi tỷ lệ
ăn mòn đạt ngưỡng dẫn đến sự hình thành các vết nứt, sau đó bắt đầu phá huỷ lớp bê
tơng bảo vệ - thời điểm này tương ứng với điểm B. Ở cuối giai đoạn B, nếu ăn mòn
6


không bị phát hiện và kết cấu không được tiến hành sửa chữa thì nó sẽ có thể sụp đổ do
giảm khả năng chịu tải.
2. TCVN 9348:2012 – Bê tông cốt thép – Kiểm tra khả năng cốt thép bị ăn mòn
– Phương pháp điện thế.
Tiêu chuẩn này hướng dẫn phương pháp đo điện thế cốt thép nằm trong bê tơng nhằm
kiểm tra khả năng bị ăn mịn của nó.
Phương pháp này có thể áp dụng trong phịng thí nghiệm và ngoài hiện trường, ngoại
trừ các trường hợp sau: Cốt thép bị sơn phủ, cốt thép dự ứng lực, bề mặt bê tông bị sơn
phủ cách điện hoặc bê tông bị khô tới mức cách điện.
Dựa vào giá trị điện thế cốt thép sau khi đã hiệu chỉnh xây dựng bản đồ đường

đồng mức đẳng thế (phác họa các vùng trên cấu kiện có khả năng xảy ra ăn mịn cốt
thép) hoặc vẽ đồ thị tần suất tích lũy (biểu thị tần suất cốt thép bị ăn mòn). Cách xây
dựng bản đồ đường đồng mức đẳng thể và đồ thị tần suất tích lũy.
Căn cứ vào giá trị điện thế trên bản đồ đường đồng mức đẳng thế hoặc đồ thị
tần suất tích lũy có thể đánh giá kết quả thí nghiệm theo Bảng 1.
Bảng 1 - Đánh giá kết quả thí nghiệm khả năng cốt thép bị ăn mịn trong bê tông

3. TCXDVN 239:2006 – Bê tông nặng - chỉ dẫn đánh giá cường độ bê tông trên
kết cấu cơng trình
 Tính tốn xác định cường độ bê tơng hiện trường của kết cấu, cấu kiện theo
các bước sau:
a, Xác định cường độ chịu nén của từng mẫu khoan (Rmk), tính bằng Mêga Pascal
chính xác đến 0,1MPa, theo cơng thức: Rmk = P/F (1)
Trong đó:
7


P là tải trọng phá hoại thực tế khi nén mẫu theo quy trình.
F là diện tích bề mặt chịu lực của mẫu khoan, F = π.(dmk)2 /4
dmk là đường kính thực tế của mẫu khoan xác định theo quy trình đo kích
thước mẫu nêu trong TCVN 3118:1993, tính bằng milimet chính xác đến 1 mm
b, Xác định cường độ bê tơng hiện trường của từng mẫu khoan (Rhti), tính bằng
Mêga Pascal chính xác đến 0,1 MPa, theo cơng thức sau:
R hti  k 

D
1

1.5  




 R mk (2)

Trong đó:
D là hệ số ảnh hưởng của phương khoan so với phương đổ bê tông:
D = 2,5 khi phương khoan vng góc với phương đổ bê tơng;
D = 2,3 khi phương khoan song song với phương đổ bê tông.
l là hệ số ảnh hưởng của tỷ lệ chiều cao (h) và đường kính (dmk) của mẫu khoan
đến cường độ bê tơng, tính bằng h/ dmk và phải nằm trong khoảng từ 1 đến 2;
h là chiều cao của mẫu khoan sau khi đã làm phẳng bề mặt để ép, xác định theo
quy trình đo kích thước mẫu nêu trong TCVN 3118:1993, tính bằng milimet chính
xác đến 1 mm;
dmk là đường kính thực tế của mẫu khoan xác định theo quy trình đo kích thước
mẫu nêu trong TCVN 3118:1993, tính bằng milimet chính xác đến 1 mm;
k là hệ số ảnh hưởng của cốt thép trong mẫu khoan (đại lượng không thứ ngun)
được xác định như sau:
+ Trường hợp khơng có cốt thép: k = 1
Trường hợp chỉ chứa 1 thanh thép: k  k1  1  1.5  d t  a

 h  d mk 

(3)

Trong trường hợp mẫu khoan chứa từ 2 thanh thép trở lên:

k  k 2  1  1.5 

d  a
t

 h  d mk 

Trong đó: dt là đường kính danh định của cốt thép nằm trong mẫu khoan.
a là khoảng cách từ trục thanh thép đến đầu gần nhất của mẫu khoan.
 Đánh giá cường độ bê tông trên kết cấu cơng trình
8


Trong q trình phân tích và đánh giá cường độ bê tơng trên kết cấu cơng trình
cần chú ý đến những yếu tố sau ảnh hưởng đến cường độ bê tông hiện trường:
 Sự biến động ngẫu nhiên của cường độ bê tông hiện trường trong bản thân một
kết cấu, cấu kiện hoặc giữa các kết cấu, cấu kiện do tác động của việc cân đong
vật liệu, trộn, đổ, đầm bê tơng khơng hồn tồn như nhau hoặc do chế độ dưỡng
hộ không được tuân thủ một cách chặt chẽ…
 Sự biến động có tính quy luật của cường độ bê tông hiện trường trong bản thân
một kết cấu, cấu kiện: dưới tác động của trọng lượng bản thân, bê tơng ở chân
cột, đáy dầm, đáy sàn thường có độ chắc đặc và cường độ cao hơn so với đỉnh
cột, mặt dầm, mặt sàn…
 Tuổi của bê tông ở các kết cấu, cấu kiện khác nhau cũng làm cho cường độ bê
tông hiện trường của chúng khác nhau, nhất là sự chênh lệch tuổi trong phạm vi
28 ngày đầu đóng rắn.
 Độ ẩm của bê tông hiện trường khác với độ ẩm của mẫu lập phương tiêu chuẩn
khi xây dựng đường chuẩn.
 Xác định cường độ bê tông yêu cầu
Khi bê tông được chỉ định bằng mác bê tông theo cường độ chịu nén M, cường độ bê
tông yêu cầu (Ryc) được xác định theo công thức sau:
Ryc = M (1 – 1,64v) (4)
với v = 0,135 (TCXDVN 356:2005), Ryc = 0,778M
trong đó: B, M, v: xem mục 3.5; 3.6.

 Đánh giá cường độ bê tông trên kết cấu công trình
Trường hợp sử dụng phương pháp khoan lấy mẫu để xác định cường độ bê tơng trên
kết cấu cơng trình:
Bê tơng trong cấu kiện hoặc kết cấu cơng trình được coi là đạt yêu cầu về cường độ
chịu nén khi đảm bảo đồng thời:
Rht ≥ 0,9 Ryc và Rmin ≥ 0,75 Ryc (5)
trong đó:
Rht là cường độ bê tơng hiện trường của kết cấu, cấu kiện đã kiểm tra bằng phương
pháp khoan lấy mẫu bê tông, xác định theo công thức (4)
Ryc là cường độ bê tông yêu cầu xác định theo mục 9.1;

9


Rmin là cường độ bê tông hiện trường của viên mẫu có giá trị cường độ nhỏ nhất
trong tổ mẫu.
4. C876 – 09 (Standard Test Method for Corrosion Potentials of Uncoated
Reinforcing Steel in Concrete1)
Các phép đo kiểm tra có thể được trình bày bởi một hoặc cả hai hai phương pháp.
Đầu tiên, một bản đồ đường đồng mức đẳng thế, cung cấp mô tả đồ họa của các khu
vực trong bộ phận mà q trình ăn mịn có thể xảy ra. Phương pháp thứ hai, biểu đồ
tích lũy tần số, cung cấp một dấu hiệu của khu vực bị ảnh hưởng đến cường độ do sự
ăn mòn của các bộ phận bê tông.
Bản đồ đường viền thể hiện đầy đủ trên một tỷ lệ phù hợp xem vị trí của các bộ
phận cụ thể, vẽ các vị trí của giá trị khả năng ăn mịn của thép trong bê tơng và vẽ
đường viền có khả năng bằng nhau thơng qua các điểm có giá trị bằng nhau hoặc nội
suy bằng nhau. Khoảng cách đường viền tối đa sẽ là 0.10 V
5. Tiêu chuẩn EN 13791:2007 do Ban kỹ thuật CEN/TC 104 "Concrete and
related products" biên soạn
Bảng 2: Hướng dẫn sử dụng tiêu chuẩn EN 13791:2017

Đánh giá cường độ chịu nén hiện trường trên cơ sở lõi khoan được thực hiện theo
hai phương án: phương án A khi có ít nhất 15 lõi khoan hoặc phương án B khi có từ 3
đến 14 lõi khoan. Cần chú ý là theo EN 13791:2007 số lượng lõi khoan không được nhỏ
hơn 3. Các lõi khoan phải được khoan, kiểm tra và chuẩn bị tuân thủ theo EN 12504-1
và nên được đặt trong phòng thí nghiệm ít nhất 3 ngày trước khi tiến hành thí nghiệm.
10


Khi thực hiện theo phương án A, cường độ chịu nén đặc trưng hiện trường của
vùng thí nghiệm là giá trị nhỏ hơn:

f ck ,is  f m(n),is  k2  s;

(6)

hoặc f ck ,is  flower  4 (7)
Trong đó:

f ck ,is

: Cường độ chịu nén đặc trưng của hiện trường

f m(n),is

: Giá trị trung bình của n kết quả thí nghiệm chịu nén hiện trường

flower : Kết quả thí nghiệm cường độ chịu nén hiện trường nhỏ nhất
s : Giá trị lớn hơn độ lệch chuẩn của kết quả thí nghiệm hoặc 2.0 KN/mm2

k 2 : Hệ số, lấy theo quy định quốc gia hoặc bằng 1.48

Khi thực hiện theo phương án B, cường độ chịu nén đặc trưng hiện trường của
vùng thí nghiệm là giá trị nhỏ hơn:

f ck ,is  f m(n),is  k ( 8 ); hoặc f ck ,is  f lower  4; (9)
Trong đó:

k - biên độ phụ thuộc vào số lượng các kết quả thí nghiệm.
Cường độ chịu nén đặc trưng hiện trường xác định theo EN 13791:2007 phụ
thuộc rất nhiều vào số lượng lõi khoan. Bảng 2 trình bày tương quan giữa giá trị trung
bình của các kết quả thí nghiệm cường độ chịu nén hiện trường và cường độ chịu nén
đặc trưng hiện trường (khi giả định cường độ hiện trường được tính theo giá trị trung
bình của cường độ hiện trường
III.

Thực hiện

1. Sự cố các cơng trình có liên quan đến ăn mòn của cốt thép
Trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh có nhiều sự cố cơng trình mà ngun nhân chủ
yếu là do ăn mịn cốt thép trong bê tơng hoặc ăn mịn thép ứng lực trước (ƯLT). Nguyên
11


cứu tiến hành khảo sát một số cơng trình trên địa bàn như chung cư tại số 47 Long HưngPhường 7- Quận Tân Bình- TP.HCM, chung cư tại số 170-171 Tân Châu- Phường 8Quân Tân Bình- TP.HCM và Trung tâm dịch vụ văn hóa kết hợp dịch vụ thương mại số
102 Châu Văn Liêm- Phường 11- Quận 5- TP.HCM.

Hình 3: Mặt đứng chung cư 47 Long Hưng

Hình 4: Dầm sàn bị bong tróc bê tơng, lộ cốt

thép rỉ sét

12


Hình 5: Dầm bị thấm ố nặng, bong tróc bê tông, rỉ sét cốt
thép tại chung cư phường 170-171 Tân Châu

13


Hình 6: Hư hại tại cơng trình dv văn hóa kết hợp dv thương mại

14


Tiến hành xác lập mặt bằng chịu lực của công trình, khảo sát khe nứt; tình trạng
hư hỏng của cơng trình; khảo sát cục bộ chất lượng từng loại kết cấu chịu lực chính: đo
đạc cường độ của kết cấu BTCT điển hình, kiểm tra cường độ cacbonat hóa của kết cấu
BTCT điển hình, kiểm tra mức độ ăn mịn của cốt thép bằng phương pháp điện thế, đo
đạc biến dạng võng của dầm; khảo sát tổng thể cơng trình: đo đạc nghiêng võng của dầm
cơng trình. Đánh giá hiện trạng của kết cấu chịu lực cơng trình; đánh giá mức độ nguy
hiểm kết cấu chịu lực theo TCVN 9381:2012. Kết luận về chất lượng và ổn định của
kiến trúc, kết cấu hiện trạng cơng trình, mức dộ nguy hiểm của cơng trình, về tỉ lệ chất
lượng cịn lại của cơng trình, mức độ hư hỏng của cơng trình theo Nghị định
101/2015/NĐ-CP.
2. Một số kết quả thực nghiệm trên kết cấu cơng trình chung cư 47 Long
Hưng (cơng trình được xây dựng cách thời điểm khảo sát hơn 30 năm)
Nhóm nghiên cứu tiến hành khảo sát dầm có dấu hiệu bị thấm ố nặng, nứt lớp
bê tông bảo vệ, cốt thép trong dầm bị rỉ sét, mục, bê tông dầm bị cacbonat hóa nặng.

Các mẫu bê tơng khoan thí nghiệm cacbonat hóa đều bị hư hỏng >30% diện tích tiến
diện và các vị trí kiểm tra độ rỉ sét của cốt thép trong dầm đều đã bị rỉ sét. Các cấu
kiện này bị đánh giá là cấu kiện nguy hiểm.
Như vậy tại thời điểm khảo sát, cơng trình ở trạng thái tạm thời ổn định dưới
tác dụng của tải trọng hiện hữu. Tuy nhiên, khả năng chịu lực của công trình bị suy
giảm nhiều, khơng đảm bảo khả năng chịu lực do các hư hỏng của kết cấu chịu lực, có
thể gây nguy hiểm cho người và tài sản trong quá trình sử dụng.

15


Hình 7: Mặt bằng hiện trạng lầu 1

Vật liệu bê tông của kết cấu bê tông cốt thép: Cường độ bê tông hiện trường
của cấu kiện bê tông cốt thép đạt Rht = 153÷196 daN/cm2, đạt yêu cầu sử dụng làm kết
cấu chịu lực (M≥150). Tuy nhiên bê tông trong cấu kiện hầu như đã bị cacbonat hóa
nặng do trải qua thời gian sử dụng lâu dài làm cho bề mặt bê tơng bị giịn, dễ bị bể,
giảm cường độ và làm cốt thép bên trong bị rỉ sét.
Cụ thể tại vị trí dầm trục 7-DE, kích thước mặt cắt dầm bxh=200mmx300mm,
dầm dài 3950mm, được xây dựng vào năm 1975, vùng chịu kéo 2Ø12 (R s=500MPa),
vùng bê tông chịu nén đặt 2Ø6 (Rs=500MPa), khoảng cách các cốt đai là Ø6a220

Hình 8: Dầm trục 7- DE, lầu 1

16


a. Kết quả thí nghiệm theo phương pháp TCVN 9348:12 (điện cực đồng + đồng
sunfat bão hòa), bằng máy đo điện thế canin (proceq) made in switzeland trong
điều kiện mặt bằng khô ráo

Chú dẫn:
1) Cốt thép
2) Bê tông
3) Vôn kế
4) Đầu kẹp
5) Điện cực đồng-đồng sunfat (đặt trên
bề mặt bê tông tại các điểm đo điện thế)
6) Dây dẫn điện từ vơn kế đến điện cực
đồng-đồng sunfat
Hình 9: Sơ đồ đo điện thế cốt thép
trong bê tông

7) Dây dẫn điện từ vôn kế đến cốt thép

 Dựa vào giá trị điện thế cốt thép sau khi đã hiệu chỉnh xây dựng bản đồ
đường đồng mức đẳng thế (phác họa các vùng trên cấu kiện có khả năng xảy ra ăn
mịn cốt thép) hoặc vẽ đồ thị tần suất tích lũy (biểu thị tần suất cốt thép bị ăn mòn).

17


 Căn cứ vào giá trị điện thế trên bản đồ đường đồng mức đẳng thế hoặc
đồ thị tần suất tích lũy có thể đánh giá kết quả thí nghiệm theo Bảng 1.
Bảng 1: Đánh giá kết quả thí nghiệm khả năng cốt thép bị ăn mịn trong bê tơng

Bảng 3: Kết quả thí nghiệm điện thế
Khoảng cách

Giá tị điện

đầu dị (mm)

thế thanh số
1
Lầu 1- Dầm
7/DE
-0.35

0

-416

-0.36 0

100

-415

-0.37

200

-412

-0.39

300

-398

-0.4

400

-382

500

-376

600

-363

700

-366

800

-372

900

-359

20

40

60

80

100

-0.38

-0.41
-0.42
-0.43

Tần số tích lũy

18


Trong đó:
fx là tần suất tích lũy của dãy điện thế riêng lẻ, % tương ứng với mỗi giá trị điện
thế khảo sát;
r là số lượng các vị trí đo điện thế trong dãy điện thế riêng lẻ;
n là tổng số các vị trí đo điện thế trên tồn bộ cấu kiện, hoặc bộ phận cấu kiện
 Đánh giá:
 Dầm bị thấm ố nặng (cốt thép bên trong rỉ sét), tỷ lệ chất lượng cịn lại là
[40÷50] % (bê tơng nứt rạn nhiều chỗ; cốt thép bị đứt nhiều chỗ)
 Căn cứ vào giá trị điện thế trên đồ thị tần số tích lũy có thế đánh giá kết
quả theo bảng 1. Tại thời điểm khảo sát, tất cả các vị trí kiểm tra (có bề mặt bình
thường, chưa bị hư hỏng cho thấy cốt thép bên trong đều bị ăn mòn với giá trị điện
thế < 350mV, cốt thép bị ăn mịn (xác suất trên 90%).

Hình 10: Một số hình ảnh tại dầm bị ăn
mịn tại cơng trình

19


b. Kết quả xác định cường độ bê tông xi măng hiện trường TCVN 239:06 (khoan lấy mẫu)
Bảng 4: Kết quả thí nghiệm khoan lấy mẫu tại hiện trường
Ký hiệu mẫu

Kích thước mẫu

Diện

Lực

Cường

Cường độ bê tơng mẫu khoan

Đường

Chiều

tích

phá

độ chịu

Tỷ lệ

Hệ số

Hệ số

Hệ số

kính, dmk

cao sau

chịu

hoại

nén của

h/dmk

phương

cốt

chuyển

khi gia

lực

lớn

mẫu

khoan,

thép

đổi

nhất

khoan

D

cơng, h2

Rht

--

mm

mm

mm2

kN

N/mm2

--

--

--

--

N/mm2

Cột tầng trệt trục 6/D

68.0

83

3632

65.98

18.2

1.2

2.5

1.0

1.078

19.5

Cột tầng trệt trục 7/D

68.0

82

3632

55.71

15.3

1.2

2.5

1.0

1.075

16.5

Dầm lầu 1 trục 7/D-E

68.0

87

3632

50.62

13.9

1.3

2.5

1.0

1.096

15

Cường độ chịu nén của mẫu khoan: Rmk = P/F (1)
Trong đó:

P là tải trọng phá hoại thực tế khi nén mẫu theo quy trình.
F là diện tích bề mặt chịu lực của mẫu khoan, F = π.(dmk)2 /4

Xác định cường độ bê tông hiện trường của từng mẫu khoan (Rhti)

20