Đánh giá cường độ chịu nén của bê tông các công trình cầu cũ

Cầu Châu Mai, Thanh Oai, Hà Nội

Trong ngành GTVT, các công trình cầu bằng bê tông cốt thép và bê tông cốt thép dự ứng lực đã được xây dựng và đưa vào sử dụng từ nhiều thập kỷ qua. Sau một thời gian dài đưa vào khai thác, khả năng chịu tải của các công trình này bị suy giảm, xuất hiện các hư hỏng (do điều kiện thời tiết, do điều kiện bảo trì, bảo dưỡng) hoặc do nhu cầu phát triển xã hội, dẫn đến hoạt tải tăng lên, làm cho công trình cầu không còn đủ khả năng chịu tải và có thể gây ra mất an toàn dẫn đến thiệt hại lớn về người và vật chất. Vì vậy, để tổ chức khai thác hiệu quả và đảm bảo an toàn, việc tính toán, đánh giá khả năng chịu tải của cầu cũ là rất cần thiết.

Để có thể tính toán chính xác sức chịu tải của cầu cũ bằng bê tông cốt thép, cường độ chịu nén của bê tông là một thông số đầu vào mang ý nghĩa quyết định. Cường độ chịu nén thường được đo đạc tại hiện trường bằng nhiều phương pháp khác nhau nhưng có thể chia thành hai nhóm: nhóm phương pháp phá hủy và nhóm phương pháp không phá hủy (siêu ấm, bắn súng bật nẩy…). Nhóm phương pháp không phá hủy có ưu điểm là cho kết quả nhanh, không làm ảnh hưởng đến kết cấu, nhưng thường không đảm bảo được độ chính xác cần thiết. Nhóm phương pháp phá hủy (khoan lõi) đem lại giá trị thực của đặc tính vật liệu, tuy nhiên lại đòi hỏi nhiều công sức và có khả năng ảnh hưởng tới kết cấu hiện tại nên số lượng mẫu thí nghiệm thường có xu hướng giảm tối đa. Hiện nay, khi kiểm định các công trình cầu cũ thường chỉ sử dụng phương pháp không phá hủy để xác định cường độ bê tông.

Đối với những công trình cầu cũ, để có thể đưa ra quyết định gia cường hay thay thế, việc khảo sát và đánh giá đặc tính của vật liệu đòi hỏi phải có độ chính xác cao. Vì vậy, yêu cầu về số lượng mẫu thí nghiệm và yêu cầu về độ tin cậy cần được dung hòa và xem xét tối ưu hóa. Một biện pháp để giải quyết vấn đề này là kết hợp phương pháp phá hủy với một hoặc nhiều phương pháp không phá hủy.

Việc xác định cường độ chịu nén hiện trường ở Việt Nam được quy định tại TCXDVN 239:2006, còn ở các nước thuộc liên minh châu Âu, việc này được hướng dẫn cụ thể trong EN 13791:2007, tại Mỹ sử dụng ASTM C42/C42M-13. Có khá nhiều sự khác biệt giữa các tiêu chuẩn, đặc biệt liên quan đến số lượng mẫu thí nghiệm. Trong Tiêu chuẩn EN 13791:2007, cường độ chịu nén đặc trưng hiện trường có biên độ phụ thuộc vào số lượng mẫu thí nghiệm (từ 3 đến 15 mẫu) và số lượng lõi khoan yêu cầu có thể được giảm khi kết hợp với các phương pháp không phá hủy. Vấn đề này chưa được đề cập đến trong Tiêu chuẩn Việt Nam. TCXDVN 239:2006 khuyến cáo sử dụng tổ mẫu gồm 3 mẫu và cho phép sử dụng tổ mẫu gồm 2 mẫu.

Công trình nghiên cứu của TS. LÊ VĂN MẠNH và PGS. TS. NGUYỄN VĂN VI - Trường Đại học Công nghệ Giao thông vận tải

Nội dung bài khoa học tại đây