Thử nghiệm vật liệu và công trình xây dựng

1 
 PHẠM DUY HỮU (chủ biên) 
NGUYỄN BẢO KHÁNH- ðẶNG THUỲ CHI 
THỬ NGHIỆM VẬT LIỆU 
VÀ CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG 
TRƯỜNG ðẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI 
HÀ NỘI - 2007
2 
Viện khoa học và công nghệ xây dựng giao thông 
Trường ðại học GTVT 
Huuphamduy@gmail.com 
LỜI NÓI ðẦU 
Giáo trình thử nghiệm vật liệu và công trình xây dựng ñược viết theo 
chương trình ñào tạo chuyên ngành vật liệu và công nghệ xây dựng và các 
chuyên ngành theo ngành Xây dựng công trình giao thông. 
Nội dung của Giáo trình bao gồm các thử nghiệm chính cho các vật liệu 
xây dựng cầu ñường như cốt liệu, bê tông, xi măng, bitum, bê tông át phan, 
thép, phần thiết kế thành phần vật liệu và thử nghiệm chất lượng vật liệu trong 
công trình. 
Giáo trình ñược dùng cho sinh viên chuyên ngành vật liệu và công nghệ 
xây dựng, chuyên ngành cầu ñường và các chuyên ngành khác thuộc ngành 
xây dựng công trình giao thông. Giáo trình có thể dùng làm tài liệu tham khảo 
cho các cán bộ nghiên cứu và nghiên cứu sinh. 
Giáo trình ñược viết theo tiêu chuẩn Việt Nam và các tiêu chuẩn Quốc 
tế ñang ñược sử dụng ở Việt Nam: tiêu chuẩn ASTM - AASHTO. 
Phần thiết kế thành phần vật liệu trình bày các phương pháp thiết kế 
phần vật liệu và các thí dụ về tính toán thành phần các chất kết dính vô cơ, bê 
tông xi măng, bê tông át phan và thép xây dựng. 
Chương 8 - Thí nghiệm công trình - trình bày về ñánh giá chất lượng bê 
tông, thử nghiệm siêu âm, thí nghiệm kết cấu bê tông cốt thép theo TCVN. 
Phân công biên soạn như sau: 
Chủ biên: GS.TS. Phạm Duy Hữu. 
Biên soạn: Chương 1, 2, 3- ThS. ðặng Thuỳ Chi 
 Chương 4, 5, 6, 8- GS.TS. Phạm Duy Hữu 
 Chương 7 - GS.TS. Phạm Duy Hữu- Nguyễn Bảo Khánh 
Trong quá trình biên soạn giáo trình có thể còn những chỗ chưa hợp lý, 
rất mong ñược sự góp ý của bạn ñọc. 
Nhóm tác giả xin cám ơn sự giúp ñỡ và ñóng góp ý kiến của tập thể bộ 
môn VLXD -Trường ðại học GTVT và các nhà khoa học Trường ðại học 
GTVT. 
3 
 Nhóm tác giả 
CÁC TỪ KHÓA 
Phạm Duy Hữu; Thử nghiệm vật liệu; Thử nghiệm công trình xây dựng; Cốt 
liệu; Xi măng; Bê tông xi măng; Bitum; Bê tông asphalt; Thép xây dựng; Thí 
nghiệm không phá hủy; TCVN; ASTM; AASHTO. 
Chương 1 
THÍ NGHIỆM CÁT, ðÁ, NƯỚC XÂY DỰNG 
1. Mở ñầu 
Chương này trình bày các phương pháp thí nghiệm các tính chất chung (cơ lý) 
của cát, ñá và nước dùng trong xây dựng, chủ yếu là làm cốt liệu cho bê tông xi 
măng và bê tông asphan: Các yêu cầu kỹ thuật của nước cho bê tông và cách thử 
nước; 
Các tính chất cơ bản là: Khối lượng riêng, khối lượng thể thích, ñộ ẩm, ñộ 
rỗng, thành phần hạt, các chỉ tiêu về cường ñộ và ñộ bền. 
Phương pháp thử chủ yếu ñược trình bày theo TCVN và theo các tiêu chuẩn 
ASTM và AASHTO. 
2. Cát xây dựng - Yêu cầu kỹ thuật TCVN 7570 - 2006 
- Phân loại theo mô ñun ñộ lớn chia làm hai nhóm chính là cát thô và cát mịn ghi ở 
bảng 1.1 
Bảng 1.1 
Tên các chỉ tiêu Thô Mịn 
1- Môñun ñộ lớn 2 - 3,3 0.7 - 2 
Cát có mô ñun ñộ lớn từ 1-2 có thể dùng chế tạo bê tông cấp B15-B25 
- Thành phần hạt: Phải phù hợp với các qui ñịnh ghi trên bảng 1.2 tuỳ theo loại cát. 
Bảng 1.2. Yêu cầu về thành phần hạt của cát dùng cho bê tông nặng 
Lượng sót tích lũy, % theo khối lượng Kích thước lỗ sàng, 
mm 
Cát thô Cát mịn 
2,5 
1,25 
0 – 20 
15 – 45 
0 
0 - 15 
4 
0,63 
0,315 
0,14 
35 – 70 
65 – 90 
90 – 100 
0 - 35 
 5 - 65 
65 - 90 
Lượng lọt qua sàng 
0,14 không lớn hơn 
10 35 
- ðộ sạch: Cát không ñược lẫn các chất bẩn và phải phù hợp với các chỉ tiêu qui 
ñịnh ghi ở bảng sau. 
Bảng 1.3 
Các chỉ tiêu Cấp bê tông cao hơn B30 Cấp bê tông thấp 
hơn hoặc bằng B30 
1. Sét và các tạp chất dạng cục 
2. Hàm lượng bùn, bụi, sét, % 
0 
1,5 
0,25 
3 
- Tạp chất hữu cơ xác ñịnh theo phương pháp so màu không ñược thấp hơn màu 
chuẩn 
- Hàm lượng ion Cl- trong cát chế tạo bê tông cốt thép dự ứng lực không lớn hơn 
0,01% và bê tông cốt thép thường không lớn hơn 0,05% tính theo ion clo tan trong 
axit. 
- Cần kiểm tra phản ứng kiềm - silic theo TCVN 7572-14 và 7572-14:2006 
3. Thí nghiệm xác ñịnh các chỉ tiêu của cát theo TCVN 
 Theo TCVN, cát có kích thước từ 0,14 – 5 mm. Trong cát không có thành 
phần hạt có kích thước lớn hơn 10 mm. Các hạt có kích thước từ 5 – 10 mm không 
ñược chiếm lớn hơn 10% tính theo khối lượng. Các hạt lọt qua sàng 0,14 mm (1890 
lỗ/cm2) không ñược vượt quá 10% theo khối lượng. 
3.1. Lấy mẫu cát (TCVN 337 - 86) 
Mẫu cát ñể kiểm tra chất lượng ñược lấy từ các lô cát. Trên bãi khai thác, lô 
cát là khối lượng cát do một cơ sở sản xuất trong một ngày và ñược giao nhận cùng 
một lúc. Nếu cát ñược sản xuất theo từng cỡ hạt riêng biệt thì lô cát là khối lượng 
cát của cùng một cỡ hạt ñược sản xuất trong một ngày. Lô cát tại các kho ñược qui 
ñịnh với khối lượng không quá 500T (350 m3). 
Mỗi lô cát lấy từ 10 ñến 15 mẫu cục bộ. Trên các băng chuyền, mẫu cục bộ 
ñược lấy ñịnh kỳ từ 0,5 ñến 1h và lấy trên suốt chiều ngang băng chuyền cát. Mẫu 
cục bộ của cát trong kho ñược lấy từ nhiều ñiểm khác nhau theo chiều cao ñống cát 
5 
từ ñỉnh xuống tới chân. Nếu cát ở trong các bể chứa thì phải lấy cả mặt trên và dưới 
ñáy bể. 
Các mẫu cục bộ ñược gộp lại, trộn kỹ và rút gọn theo phương pháp chia tư 
hoặc chia ñôi mẫu bằng thùng chứa có máng nhỏ ñể ñược mẫu trung bình. Khối 
lượng mẫu trung bình không ít hơn 40 kg. 
Rút gọn mẫu theo phương pháp chia tư: ðổ cát lên một tấm kính hay ñĩa tròn, 
san phẳng và kẻ hai 2 ñường thẳng vuông góc với nhau ñể chia mẫu thành 4 phần 
ñều nhau. Lấy 2 phần bất kỳ ñối ñỉnh nhau, gộp lại làm một sau ñó trộn kỹ và rút 
gọn như trên tới khi ñạt ñược khối lượng cần thiết. 
Rút gọn mẫu bằng thùng chứa có hai máng nhỏ theo hình 3.1. ðổ mẫu cát vào 
thùng chứa, san phẳng rồi mở máng cho cát chảy theo hai phía ra ngoài. Dùng 
lượng cát của một máng ñể tiếp tục rút gọn như thế cho tới khi ñạt ñược khối lượng 
cần thiết. 
Hình 1.1. Thùng chia cát 
Từ mẫu trung bình lấy mẫu thí nghiệm cho từng chi tiết theo bảng sau. Cho 
phép xác ñịnh nhiều chỉ tiêu từ một mẫu thử nếu trong quá trình thử tính chất của 
cát không bị thay ñổi. Khối lượng cát còn lại ñược dùng làm mẫu lưu. 
Bảng 1.4 
Tên phép thử Khối lượng một mẫu thí nghiệm (kg) 
1. Xác ñịnh khối lượng riêng 
2. Xác ñịnh khối lượng thể tích xốp và ñộ 
xốp 
3. Xác ñịnh ñộ ẩm 
4. Xác ñịnh thành phần hạt và mô ñun ñộ 
lớn 
5. Xác ñịnh hàm lượng chung bụi, bùn, sét 
6. Xác ñịnh hàm lượng sét 
7. Xác ñịnh lượng tạp chất hữu cơ 
8. Xác ñịnh hàm lượng sunfua trioxit 
0,03 
5 – 10 (tùy theo hàm lượng sỏi chứa 
trong cát) 
1 
2 
2 
0,5 
0,25 
0,40 
0,30 
6 
Hình 1.2. Bình khối lượng riêng 
9. Xác ñịnh hàm lượng mica 
3.2. Xác ñịnh khối lượng riêng của cát 
a) Thiết bị thử 
Bình khối lượng riêng; 
Cân kỹ thuật với ñộ chính xác 0,01 g; 
Bình hút ẩm; 
Tủ sấy; 
Bếp cách cát hoặc bếp cách thuỷ. 
b) Chuẩn bị mẫu thử 
Từ mẫu cát trung bình, cân lấy 30g rồi ñem sàng qua sàng có ñường kính lỗ 
5mm. Sau ñó sấy ở nhiệt ñộ 105 – 1100C ñến khối lượng không ñổi. Sau khi sấy, 
mẫu ñược ñể nguội trong bình hút ẩm ñến nhiệt ñộ phòng rồi ñem trộn ñều và chia 
làm hai phần ñể tiến hành thử 2 lần song song nhau. 
c) Tiến hành thử 
ðổ mỗi mẫu thử vào một bình khối lượng riêng ñã rửa sạch, sấy khô và cân 
sẵn (m1) cân bình khối lượng riêng chứa mẫu cát (m2). ðổ nước cất có nhiệt ñộ 
phòng vào bình khối lượng riêng ñến ngập khoảng 2/3 thể tích bình. Lắc ñều bình 
chứa mẫu cát và nước rồi ñặt hơi nghiêng lên bếp cách cát hay cách thuỷ và ñun sôi 
trong khoảng 15’ - 20’ phút ñể ñuổi hết bọt khí ra khỏi bình. Cũng có thể ñuổi hết 
bọt khí ra khỏi bình bằng cách hút không khí tạo chân không trong bình hút ẩm. 
Sau khi ñuổi hết bọt khí ra khỏi bình, lau sạch xung quanh và ñể nguội ñến 
nhiệt ñộ phòng. ðổ thêm nước cất vào bình ñến vạch ñịnh mức ở cổ bình rồi cân 
bình chứa cát và nước cất (m3). Sau ñó ñổ mẫu thử ra, rửa sạch bình, ñổ nước cất 
vào ñến vạch ñịnh mức rồi lại cân (m4). 
d) Tính kết quả 
Khối lượng riêng của từng mẫu (ρ), g/cm3 chÝnh x¸c ®Õn 0,01 g/cm3, tÝnh theo 
c«ng thøc: 
)()(
).(
2314
12
mmmm
mm n
c −−−
−
=
ρ
ρ 
Trong ñó: 
m1- Khối lượng bình không, g; 
m2- Khối lượng bình chứa cát, g; 
m3- Khối lượng bình chứa cát và nước cát, g; 
m4- Khối lượng riêng của nước cất, lấy bằng 1 g/cm
3. 
7 
Khối lượng riêng của cát là trung bình cộng kết quả của hai lần thử, khi kết 
quả của hai lần thử chênh lệch nhau không quá 0,02g/cm3. 
Trường hợp kết quả của hai lần thử chênh lệch nhau quá 0,02 g/cm3 thì phải 
xác ñịnh lần thứ ba và khi ñó khối lượng riêng của cát là trung bình cộng kết quả 
của hai lần thử có kết quả gần nhau. 
Chú thích: 
1. Khi thử cát gồm các loại hạt xốp thì ngoài việc xác ñịnh khối lượng 
riêng của cát (khối lượng thể tích của hạt) còn có thể xác ñịnh khối lượng riêng của 
hạt. Khi ñó phải nghiền cát ñể có cỡ hạt nhỏ hơn 0,11mm, và tiến hành thử theo thứ 
tự ghi ở trên. 
2. Cho phép xác ñịnh dung tích bình một lần và dùng cho tất cả các lần 
thử thay cho việc cân khối lượng bình chứa nước trong mỗi lần thử. Dung tích của 
bình xác ñịnh theo khối lượng riêng của cát (P), tính theo công thức: 
32
12 ).(
mmV
mm
n
n
c −+
−
=
ρ
ρ
ρ 
Trong ñó: 
V- Dung tích bình, m1. 
ý nghĩa những ký hiệu còn lại cũng giống như trong công thức ở mục d. 
3.3. Xác ñịnh khối lượng thể tích xốp và ñộ xốp cát (TCVN 340-86) 
a) Thiết bị 
è ng ñong dung tích 1 lít (kích thước bên trong: ñường kính 108 mm, chiều 
cao 108 mm); 
Cân kỹ thuật; 
Tủ sấy; 
Thước lá kim loại; 
Sàng có kích thước mắt sàng 5mm. 
b) Chuẩn bị mẫu thử 
Từ mẫu cát trung bình, lấy 5 ÷ 10 kg (tuỳ theo lượng sỏi trong cát) sấy khô 
ñến khối lượng không ñổi. Sau ñó ñể nguội mẫu ñến nhiệt ñộ phòng rồi sàng qua 
lưới sàng có kích thước mắt sàng 5 mm. 
c) Tiến hành thử 
Lấy cát ñã chuẩn bị ở trên, ñổ từ ñộ cao 10 cm vào ống ñong sạch, khô và cân 
sẵn cho ñến khi lấy cát tạo thành hình chóp trên miệng ống ñong, dùng thước kim 
loại gạt ngang miệng ống rồi ñem cân. 
d) Tính kết quả 
8 
 Hình 1.3. Lưới sàng 
Khối lượng thể tích xốp của cát gc, chính xác ñến 0,01 g/cm
3 theo công thức: 
V
mm
c
12 −=γ 
theo TCVN 339 - 86, và khối lượng thể tích xốp (γc). ðộ xốp của cát (X0) % 
chính xác ñến 0,1 %, theo công thức: 
1000
10 x
X
c
c
ρ
γ
−= 
Trong ñó: 
γc- Khối lượng thể tích xốp của cát, kg/ m
3 
rc - Khối lượng riêng của cát, g/cm
3. 
Chú ý: ðộ xốp của cát có thể ñược xác ñịnh gần ñúng bằng cách ñổ ñầy cát 
vào bình ño thể tích, sau ñó thêm nước vào bình ñể nước chiếm thể tích rỗng. 
Lượng nước ñổ thêm vào tương ứng với ñộ xốp của cát cần xác ñịnh gần ñúng. 
3.4. Xác ñịnh ñộ ẩm của cát (TCVN 341-86) 
a) Thiết bị thử 
Cân kỹ thuật; 
Tủ sấy. 
b) Tiến hành thử 
Từ cát cần thí nghiệm, lấy hai lượng cát với khối lượng mỗi lần không nhỏ 
hơn 0,5 kg. ðổ mẫu thử vào một bình ñem cân kỹ thuật chính xác ñến 0,1 %. Sấy 
mẫu thử ñến khối lượng không ñổi ở nhiệt ñộ 105 ÷ 110 0C. 
c) Tính kết quả 
ðộ ẩm của mỗi mẫu thử (W) %, chính xác ñến 0,1% theo công thức: 
100
2
21 x
m
mm
W
−
= 
Trong ñó: 
m1- Khối lượng mẫu thử trước khi sấy khô, g; 
m2- Khối lượng mẫu thử sau khi sấy khô, g. 
ðộ ẩm của cát là trung bình cộng kết quả của hai lần thử. 
3.5. Xác ñịnh thành phần hạt và mô ñun ñộ lớn của cát (TCVN 342-86) 
a) Thiết bị thử 
Cân kỹ thuật; 
Bộ lưới sàng có kích thước sàng 
9 
là 10; 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,14mm 
(hình 3.3); 
Tủ sấy. 
b) Chuẩn bị mẫu 
Từ mẫu cát trung bình, lấy 2 kg cát sấy khô ở nhiệt ñộ 105 ÷ 1100C ñến khối 
lượng không ñổi. Sàng mẫu qua sàng có kích thước mắt sàng là 10 và 5 mm. Cân 
khối lượng hạt còn lại trên sàng (m10 và m5) và tính tỷ lệ phần trăm lượng hạt chứa 
trong cát có kích thước 5 - 10 mm (a5) và hàm lượng hạt có ñộ lớn hơn 10 mm (a10) 
chính xác ñến 0,1 % theo công thức: 
10055 xm
m
a = 
1001010 xm
m
a = 
Trong ñó: 
m- Lượng cát ñem sàng, g; 
m5, m10- Lượng cát trên sàng có ñường kính lỗ 5 và 10 mm, g; 
Sau khi loại bỏ hết những hạt có ñường kính lớn hơn 5 mm, cát ñược ñưa vào 
thí nghiệm. 
c) Tiến hành thử 
Cân lấy 1000g cát ñã chuẩn bị ở trên và ñem sàng lần lượt qua bộ sàng có kích 
thước mắt sàng 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,14 mm. 
Có thể tiến hành sàng bằng tay hay bằng máy. Khi sàng bằng tay thì thời gian 
kéo dài ñến khi 1 phút lượng cát lọt qua mỗi sàng không lớn hơn 0,1% khối lượng 
mẫu thử. Cho phép xác ñịnh thời gian sàng bằng phương pháp ñơn giản sau: ðặt tờ 
giấy xuống dưới mỗi sàng rồi sàng ñều, nếu không có cát lọt qua sàng thì không 
sàng nữa. Khi sàng bằng máy thì thời gian ñược quy ñịnh cho từng loại máy. 
Cân lượng cát còn trên mỗi lưới sàng chính xác ñến 1%. 
d) Tính kết quả 
Lượng sót riêng biệt (a) trên sàng có kích thước lỗ sàng i là tỉ số giữa khối 
lượng cát sót trên sàng này với khối lượng cát ñem sàng, ñược tính bằng (%) chính 
xác ñến 0,1% theo công thức: 
100x
m
m
a ii = 
Trong ñó: 
mi- Khối lượng cát còn lại trên sàng kích thước mắt i, g; 
10 
m- Khối lượng mẫu thử, g. 
Lượng sót tích lũy (A), trên sàng kích thước lỗ sàng i là tổng lượng sót trên 
sàng có kích thước mắt sàng lớn hơn nó và phần sót trên bản thân nó. Lượng sót 
tích luỹ %, chính xác ñến 0,1% theo công thức. 
Ai = a2,5 + a1,25 +  + ai 
Trong ñó: 
a2,5  ai- Lượng sót riêng trên sàng kích thước mắt i, %. 
Mô ñun ñộ lớn của cát (M) trừ sỏi có kích thước hạt lớn hơn 5mm ñược tính 
chính xác tới 0,1 theo công thức: 
100
14,0315,063,025,15,2 AAAAAM
++++
= 
Trong ñó: 
14,0315,063,025,15,2 ;;;; AAAAA - Lượng sót tích luỹ trên các sàng kích thước mắt 
sàng tương ứng là 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,14 mm. 
Kết quả xác ñịnh thành phần hạt cát ñược ghi vào bảng sau. 
e) ðánh giá kết quả 
So sánh cấp phối hạt của cát và môñun ñộ lớn của cát ñối với yêu cầu của tiêu 
chuẩn. 
3.6. Xác ñịnh hàm lượng chung bụi, bùn, sét của cát (TCVN 343-86) 
Hạt bụi, bùn, sét trong cát là những hạt có kích thước nhỏ hơn 0,05 mm. 
a) Thiết bị thử 
Cân kỹ thuật; 
Tủ sấy; 
Bình rửa cát hay thùng trụ 
chiều cao 300 mm có ống xi phông; 
ðồng hồ bấm giây. 
b) Tiến hành thử 
Từ mẫu cát trung bình, cân lấy 1000 g cát ñã sấy khô ñến khối lượng không 
ñổi. ðổ lượng cát này vào bình thí nghiệm rồi ñổ nước sạch cho tới khi chiều cao 
lớp nước trên cát ñạt khoảng 200 mm. Ngâm cát trong nước khoảng 2h, thường 
xuyên khuấy trộn. Cuối cùng khuấy mạnh cát và nước trong bình rồi ñể yên trong 
2phút. Sau ñó, ñổ nước ñục ra, chỉ ñể lại trên cát một lớp nước khoảng 30 mm. Tiếp 
11 
tục ñổ nước vào và rửa cát như vậy cho ñến khi nước tháo ra không còn vẩn ñục 
nữa. 
Chú ý: nước ñổ vào bình rửa cao nhất chỉ tới ngang lỗ tràn phía trên, còn nước 
bẩn ñược tháo ra qua hai vòi phía dưới. 
Sau khi rửa cát xong, sấy khô tới khối lượng không ñổi và ñem cân. 
c) Tính kết quả 
Hàm lượng chung bụi, bùn, sét trong cát tính bằng (%) chính xác ñến 0,1% 
theo công thức: 
1001 x
m
mm
Sc
−
= 
Trong ñó: 
m- Khối lượng mẫu cát trước khi rửa, g. 
m1- Khối lượng mẫu khô sau khi rửa, g. 
Hàm lượng sét và bụi tron ... o việc ñánh giá kết quả thí 
nghiệm theo mục ñích ñề ra, có thể ngừng gia tải ở cấp tải trọng thích hợp. 
Việc tiến hành thí nghiệm cần tuân thủ các yêu cầu ñảm bảo an toàn. 
4.9. Tính toán các giá trị kiệm tra: tải trọng, ñộ võng và bề rộng vết nứt. 
Tải trọng kiểm tra ñộ bền(Pbktr) ñược xác ñịnh bằng cách nhân hệ số an toàn C với 
tải trọng xác ñịnh khả năng chịu lực của cấu kiện ñược tính toán theo mục 3 tiêu 
chuẩn TCVN 5574:1991. Hệ số an toàn C ñược lấy như sau: 
ðối với cấu kiện chịu uốn và chịu kéo nén lệch tâm, trong trường hợp phá huỷ thứ 
nhất, gia trị của hệ số C xác ñịnh theo bảng 
Bảng 9.1 Hệ số an toàn C cho trường hợp phá huỷ thứ nhất 
Loại cốt thép Hệ số C 
C-I, C-II 1,25 
C-III, C-III kéo nguội có khống chế ứng suet và ñộ 
dãn dài, thép cốt sợi từ các bon thấp(Bp-I) 
1,30 
C-IV, C-V, C-III kéo nguội chỉ khống chế ñộ dãn dài 1,35 
281
Dây kéo nguội (BII) 1,40 
Về ñặc tính của các loại cốt thép CI,CIIBII xem TCVN 1651:8 5 và TCVN 
3101:79. 
ðối với trường hợp phá huỷ thứ hai, hệ số C ñược lấy theo bảng sau: 
Bảng 9.2 Hệ số an toàn C cho trường hợp phá huỷ thứ hai 
Loại bê tông Hệ số C 
Bêtông nặng, nhẹ , cốt liệu nhỏ, silicat 1,60 
Bêtông xốp 1,90 
 Trường hợp phá huỷ nói ở ñiểm 9.1 ñược hiểu như sau: 
a. Trường hợp thứ nhất- phá huỷ do ứng suet trong cốt thép chịu lực ở tiết diện 
thẳng góc hay tiết diện xiên ñạt ñến ứng suất tương ñương giới hạn chảy của thép 
trước khi bêtông vùng nén bị phá huỷ. 
b. Trường hợp thứ hai- Phá huỷ do bê tông vùng nén bị phá huỷ trước khi cốt thép 
chịu kéo ñạt giới hạn chảy (phá huỷ giòn). 
ðối với cấu kiện sử dụng nhiều loại cốt thép, hệ số an toàn C ñược xác ñịnh theo 
công thức: 
321
2
'
211 ...
SSS
SnnSS
AAA
ACACAC
C
++
+++
= 
Trong ñó: 
Ci(i=1,2,3n) là hệ số an toàn C xác ñịnh theo bảng ứng với thép nhóm 1 
ASi(i=1,2,3n) là diện tích tiết diện cốt thép nhóm i. 
Khi quy ñịnh tải trọng kiểm tra ñộ bền, cần tính ñến khả năng phá huỷ theo cả 
hai trường hợp, nghĩa là thiết kế cần quy ñịnh hai giá trị tải trọng ứng với C theo cả 
2 bảng 
282
Khi ñánh giá ñộ bền của cấu kiện theo kết quả thí nghiệm, phải chọn giá trị tải 
trọng kiểm tra ñộ bến tương ứng với tính chất phá huỷ thực tế của cấu kiện. 
Tính chất phá huỷ thực tế ñược ñánh giá bằng cách so sánh giá trị ñộ võng và bề 
rộng vết nứt thực tế với giá trị giới hạn tương ứng. Khi ñó: 
ðể ñánh giá ñộ bền cấu kiện theo tiết diện thẳng góc, dùng giá trị ñộ võng ở tải 
trọng phá huỷ thực tế. 
ðể ñánh giá ñộ bền theo tiết diện nghiêng, dùng bề rông vết nứt ở tải trọng phá huỷ 
thực tế. 
ðộ võng giới hạn ñược tính theo công thức sau: 
a. Trường hợp phá huỷ thứ nhất: 
fgh = fkt x c
ktr
p
tt
P
P
 nhân với 2,5 khi dùng thép C-III hoặc thấp hơn; (1) 
2 khi dùng thép C-IV, C-III kéo nguội và cao hơn 
b. Trường hợp phá huỷ thứ hai: 
 fgh = fkt x c
ktr
p
tt
P
P
 x 1,15 (2) 
Bề rộng vết nứt giới hạn ñược tính theo công thức sau: 
a. Trường hợp phá huỷ thứ nhất: 
 agh = akt x c
ktr
p
tt
P
P
 nhân với 2,5 khi dùng thép C-III hoặc thấp hơn; (3) 
 2 khi dùng thép C-IV, C-III kéo nguội và cao hơn 
b. Trường hợp phá huỷ thứ hai: 
 agh = akt x c
ktr
p
tt
P
P
 x 1,15 (4) 
Trong các công thức (1),(2) (3), và (4): 
- fgh là ñộ võng giới hạn; 
- fkt là ñộ võng kiểm tra: 
- agh là bề rộng vết nứt giới hạn; 
- akt là bề rộng vết nứt kiểm tra 
- Pt.t
p là tải trọng thực tế khi cấu kiện bị phá huỷ; 
- Pktr
c là tải trọng kiểm tra ñộ cứng; 
- Pktr
a là tải trọng kiểm tra bề rộng vết nứt. 
283
Nếu ñộ võng thực tế hày bề rộng vết nứt thực tế ño ñược ở tải trọng phá huỷ 
bằng hay lớn hơn giá trị giới hạn theo trường hợp phá huỷ thứ nhất, thì ñể ñánh giá 
ñộ bền của cấu kiện, phải so sánh tải trọng phá huỷ thực tế với tải trọng kiểm tra ñộ 
bền lấy cho trường hợp phá huỷ này(nghĩa là dùng hệ số an toàn C théo bảng 9.1) 
Nếu ñộ võng thực tế hay bề rộng vết nứt thực tế ño ñược ở tải trọng phá huỷ 
bằng hay nhỏ hơn giá trị giới hạn theo trường hợp phá huỷ thứ hai, tải trọng phá 
huỷ thực tế cần so với tải trọng kiểm tra lấy cho trường hợp phá huỷ này(nghĩa là 
dùng hệ số an toàn C théo bảng 9.2) 
Với các giá trị trung gian về ñộ võng và bề rộng vết nứt, tải trọng kiệm tra ñộ 
bền nếu trong hồ sơ thiết kế cho phép ñược tính lại với hệ số an toàn C lấy theo 
cách nội suy tuyến tính nhưng không nhỏ hơn 1,4 
Tải trọng kiểm tra ñộ cứng (Pktr
c) ñược xác ñịnh theo tổ hợp bất lợi nhất của 
tải trọng tiêu chuẩn( hệ số C=1) (trích dẫn từ ñiều 4.1 của TCVN 5574:1991) 
ðộ võng kiểm tra (fktr) ñược xác ñịnh bằng tính toán, dùng tải trọng kiểm tra 
ñộ cứng (lấy tác dụng ngắn hạn) ñể tính 
ðộ võng kiểm tra của cấu kiện ứng suất trước fkt xác ñịnh theo công thức: 
fkt = f1 +f2 
Trong ñó: 
f1 - ñộ võng toàn phần do tải trọng kiểm tra( tải chất thêm và khi cần thiết cả 
tải trọng bản thân cấu kiện nữa) và do lực nén trước. 
f2 - ñộ võng(lấy dấu cộng) hay ñộ võng (lấy dấu trừ) do tải trọng bản thân và 
do lực nén trước; ñồng thời nếu mặt trên cấu kiện có sự hình thành các vết nứt thì 
giá trị f2 xác ñịnh như ñối với cấu kiện có vết nứt ở mặt trên 
Hệ số an toán C dùng ñể xác ñịnh tai trọng kiểm tra hình thành vết nứt (Pnktr) 
ñược lấy như sau: ñối với cấu kiện có yêu cầu chống nứt cấp I, dùng hệ số C bằng 
1,4 cho bê tông tổ ong và bằng 1,3 cho các loại bê tông khác. 
ðể tính bề rộng vết nứt kiểm tra (aktr), dùng hệ số an toàn C=0,7. 
Trong cấu kiện chịu uốn mà chiều dày lớp bêtông bảo vệ theo thiết kế vượt trị 
số tiêu chuẩn atc= 25mm thì cho phép tăng bề rộng vết nứt kiểm tra ñối với các vết 
284
nứt vuông góc với trục dọc của cấu kiện bằng cách chia nó cho hệ số q cho ở bảng 
9.3 
Bảng 9.3 Hệ số q 
atc/atk 0,8 0.6 [0,5 
q 0,95 0,85 0,75 
Ghi chú: atc – chiều dày lớp bêtông bảo vệ lấy bằng 25mm 
 atk – chiều dày lớp bê tông bảo vệ theo thiết kế 
4.10. ðánh giá kết quả thí nghiệm 
ðánh giá ñộ bền: ðộ bền của cấu kiện thí nghiệm ñược ñánh giá theo giá trị 
tải trọng lớn nhất tại thời ñiểm cấu kiện xuất hiện dấu hiệu mất khả năng chịu lực 
(tải trọng phá huỷ thực), thể hiện ở các ñặc trưng sau: ñộ võng tăng liên tục, vết 
nứt phát triển liên tục khi giữ nguyên tải trọng,cốt thép bị ñứt, bêtông vùng nén bị 
vỡ. 
ðánh giá ñộ bền ñược thực hiện bằng cách so sánh tải trọng phá huỷ thực tế 
với tải trọng kiểm tra ñộ bền ñược quy ñịnh trong tiêu chuẩn hoặc trong tài liệu 
thiết kế 
Tải trọng kiểm tra ñộ bền ñược xác ñịnh theo những quy ñịnh ở ñiều 9.1 
Cấu kiện ñược xem là ñạt ñộ bền nếu thoả mãn các ñiều kiện sau: 
Khi thí nghiệm hai cấu kiện, tải trọng phá huỷ thực tế không nhỏ hơn 95% tải 
trọng kiểm tra ñộ bên, nếu thí nghiệm từ 3 cấu kiện trở lên thì không nhỏ hơn 90% 
tải trọng kiểm tra ñộ bền. 
Muốn ñánh giá ñộ bền cấu kiện thí nghiệm một cách chính xác hơn thì dùng 
các ñặc trưng cơ lí thực tế của bêtông, cốt thép và kích thước thực tế của cấu kiện 
ñể xác ñịnh khả năng chịu lực của nó. Các ñặc trưng cơ lí này do cơ sở sản xuất 
cung cấp hoặc lấy từ số liệu thí nghiệm mẫu thép và bê tông do họ cung cấp. 
ðối với cấu kiện ứng suất trươc có cốt thép tự neo( không có neo ở ñầu), cấu 
kiện ñược coi là ñảm bảo ñộ bền nếu thoả mãn thêm các ñiều kiện sau: 
Khi thí nghiệm từ 2 cấu kiện trở lên, tại tải trọng kiểm tra ñộ bền, ñộ tụt của 
thép so với bê mặt bê tông ở ñầu cấu kiện không vượt quá 0,2mm. 
285
ðánh giá ñộ cứng: ðộ cứng của cấu kiện ñược ñánh giá bằng cách so sánh ñộ 
võng thực tế dưới tải trọng kiểm tra với ñộ võng kiểm tra. Tải trọng kiểm tra và ñộ 
võng kiểm tra lấy theo mục 9.8 và 9.9 
ðộ võng thực tế ñược xác ñịnh sau khi giữ cấu kiện thí nghiệm dưới tải trọng 
kiểm tra ñộ cứng theo mục 8.6 
Tải trọng kiểm tra là tổng tải trọng thực tế mà cấu kiện thí nghiệm phải chịu, 
bao gồm trọng lượng bản thân cấu kiện, trọng lượng các thiết bị gia tải, trọng 
lượng phần tải chất thêm 
Khi thí nghiệm cấu kiện ñược ñặt dưới một góc 900 hoặc 1800 so với trạng 
thái làm việc thì cần tính ñến ảnh hưởng của trọng lượng bản thân và phụ kiện thiết 
bị ñến giá trị ñộ võng kiểm tra. Trong trường hợp này cần thống nhất với thiết kế 
về giá trị phụ tải và ñộ võng kiểm tra. 
Cấu kiện ñược xem là ñạt yêu cầu về ñộ cứng: 
Khi thí nghiệm hai cấu kiện mà ñộ võng thực tế không quá 115% ñộ võng 
kiểm tra 
Khi thí nghiệm từ 3 cấu kiện trở lên mà ñộ võng thực tế không quá 120% ñộ 
võng kiểm tra 
ðánh giá khả năng chống nứt: Khả năng chống nứt của cấu kiện ñược ñánh 
giá theo tải trọng hình thành vết nứt ñầu tiên trong bê tông và theo bề rộng vết nứt. 
Tải trọng thực tế hình thành vết nứt ñược so với tải trọng kiểm tra hình thành vết 
nứt, bề rộng vết nứt ñược so với bê rộng vết nứt kiểm tra. Tải trọng kiểm tra hình 
thành vết nứt và bề rộng vết nứt kiểm tra lấy theo ñiều 4.10 và 4.11 
Khi tiến hành thí nghiệm và ñánh giá bề rộng vết nứt cần xem xét sơ ñồ thí 
nghiệm ñã nêu trong ñiều 4.9 
Cấu kiện có yêu cầu chông nứt cấp I phải thoả mãn ñiều kiện sau: 
Khi thí nghiệm hai cấu kiện, tải trọng thực tế hình thành vết nứt không nhỏ 
hơn 90% tải trọng kiểm tra hình thành vết nứt. 
Khi thí nghiệm từ 3 cấu kiện trở lên, tải trọng thực tế hình thành vết nứt 
không nhỏ hơn 85% tải trọng kiểm tra hình thành vết nứt. 
Cấu kiện hoặc là bộ phận cấu kiện có yêu cầu chống nứt cấp II và III ñược gọi 
là ñạt yêu cầu khi thí nghiệm 2 và từ 3 cấu kiện trở lên, bề rộng vết nứt lớn nhất 
286
không vượt quá bề rộng vết nứt kiểm tra nhân với hệ số tương ứng là 1,10 và 1,15 
ngoài ra cũng không ñược vượt quá giá trị bề rộng vết nứt cho phép cho ở tiêu 
chuẩn thiết kế. 
ðánh giá tổng hợp kết quả thí nghiệm 
Cấu kiện thí nghiệm ñược xem là ñạt yêu cầu về ñộ bền, ñộ cứng và khả năng 
chống nứt, nếu chúng ñáp ứng ñược tất cả các yêu cầu ñã nêu trong mục 4. 
Báo cáo kết quả thí nghiệm. 
Kết quả thí nghiệm ñược lập thành văn bản và lưu ở phòng thí nghiệm, ở 
phòng quản lí kĩ thuật hoặc phòng kiểm tra chất lượng sản phẩm. 
Hồ sơ thí nghiệm gồm các nội dung sau: 
- Ngày thí nghiệm. 
- Danh sách những người tham gia thí nghiệm và trình ñộ kĩ thuật. 
- Tên gọi và mã số của các cấu kiện thí nghiệm. 
- Ngày sản xuất cấu kiện, số hiệu lô sản phẩm. 
- ðiều kiện bảo quản cấu kiện trước khi thí nghiệm. 
- Loại hay mác bêtông theo cường ñộ nén. 
- Các ñặc tính về cường ñộ thực tế của bê tông ở ngày thí nghiệm. 
- Dạng, loại cốt thép chịu lực. 
- Các ñặc tính về cường ñộ thực tế của cốt thép theo chứng chỉ của nhà máy sản 
xuất hoặc theo kết quả thí nghiệm mẫu thép. 
- Cấp chống nứt do thiết kế quy ñịnh. 
- Sơ ñồ thí nghiệm: sơ ñồ gối tựa, gá lắp thiết bị ño, vị trí chất tải. 
- Trọng lượng cấu kiện(bằng tính toán hoặc bằng cân ño) 
- Trọng lượng phân tải trọng chất thêm. 
- Giá trị tải trọng kiểm tra: 
+ Theo ñộ bền (ở trường hợp phá huỷ thứ nhất và thứ hai). 
+ Theo ñộ cứng. 
+ Theo sự hình thành vết nứt. 
+ Theo mở rộng vết nứt 
- ðộ võng kiểm tra có tính ñến ñặc tính cơ lí thực tế của thép và bê tông khi 
chúng khác với giá trị thiết kế. 
- Kết quả thí nghiệm: 
287
+ Tải trọng phá huỷ và ñặc ñiểm phá huỷ. 
+ Tải trọng hình thành vết nứt và tính chất của các vết nứt. 
+ ðộ võng ở tải trọng kiểm tra. 
+ Bề rộng vết nứt ở tải trọng kiểm tra. 
+ ðộ tụt ñầu cốt thép trong bêtông. 
+ ảnh mô tả quá trình thí nghiệm và ñặc tả hiện tượng phá huỷ, tình trạng nứt 
Khi thí nghiệm từ 2 cấu kiện trở lên thì những vấn ñề chung ñược ñưa vào 
một văn bản song các số liệu cụ thể của từng cấu kiện thì phải ghi riêng. 
Kết quả ñánh giá ñộ bền, ñộ cứng và khả năng chống nứt ñược lập thành văn bản 
trong ñó có ghi rõ sai lệch lớn nhất về số liệu thí nghiệm so với các giá trị quy ñịnh 
theo tiêu chuẩn, ghi rõ kết luận ñánh giá về ñộ bền, ñộ cứng và khả năng chông nứt 
theo tiêu chuẩn thí nghiệm. Các văn bản này phải ñược người tiến hành thí nghiệm, 
trưởng phòng thí nghiệm, trưởng phòng kiểm tra chất lượng và cán bộ lãnh ñạo 
ñơn vị cùng ñại diện thiết kế xác nhận. 
CÂU HỎI ÔN TẬP 
1. ðánh giá mức ñộ phù hợp của bê tông trong thi công cầu ñường; 
2. Phương pháp siêu âm xác ñịnh tính ñồng nhất của bê tông trong cọc khoan nhồi; 
3. Phương pháp kiểm tra khuyết tật cọc bằng phương pháp ñộng biến dạng nhỏ; 
4. Phương pháp thí nghiệm gia tải ñể ñánh giá ñộ bền, ñộ cứng và khả năng chống 
nứt của cấu kiện bê tông và bê tông cốt thép ñúc sẵn. 
Phụ lục 1 
Tính chất cơ học của thép hợp kim 
Mác của Kích Giới hạn Giới hạn Biến 
288
thép thước, mm bền, daN/mm2 chảy, 
daN/mm2 
dạng tương 
ñối, % 
15GC 
18G2C 
25G2C 
10G2CD 
14XGC 
30G2C 
14XGCH 
10XG2CH 
15CHD 
12XG 
12XG 
14G 
24G 
10GHD 
4-20 
6-80 
6-40 
4-32 
4-20 
10-32 
4-10 
4-40 
4-32 
8-20 
8-20 
4-10 
4-20 
4-20 
48 
50 
60 
50 
50 
90 
50 
50 
52 
46 
46 
46 
47 
50 
34 
40 
40 
33 
34 
60 
37 
37 
35 
33 
33 
29 
30 
38 
18 
14 
14 
18 
18 
6 
18 
18 
18 
15 
15 
18 
18 
15 
Phụ lục 2 
Bảng chuyển ñổi các ñơn vị liên quan 
Chuyển từ hệ inch- pound Sang hệ SI (hệ mét) Hệ số chuyển ñổi 
inch(in .) mm 25,4 
inch(in .) m 0,0254 
foot (ft) m 0,3048 
square inch(sq.in.) mm2 645,2 
square inch(sq.in.) m2 0,0006452 
square foot (sq.ft.) m2 0,0929 
kip N 4448,0 
kip kgf 453,6 
pound (lb) N 4,448 
pound(lb) kgf 0,4536 
289
kip/ square inch(ksi) MPa 6,895 
pound/ square foot (psf) kPa 0,04788 
pound/ square inch(psi) kPa 6,895 
pound kg 0,4536 
ton(200lb) kg 907,2 
tonne(t) kg 1.000 
kip/ linear foot(klf) kg/m 1488 
pound/ linear foot(plf) kg/m 1,488 
pound/ linear foot(plf) N/m 14,593 
inch – pound (in.-lb) N.m 0,1130 
foot-pound(ft.-lb) N.m 1,356 
foot – kip (ft.- k) N.m 1356 
degree(deg F) Celsius (C) tc=(tF - 32)/1,8 
Section modulus(in.3) mm3 16.387 
Moment of innertia(in.4) mm4 416.231 
Modulus of elasticity (psi) MPa 0,006895 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Phùng Văn Lự - Phạm Duy Hữu - Phan Khắc Trí - Vật liệu xây dựng- NXB 
Giáo dục -1977. 
2. Phạm Duy Hữu - Ngô Xuân Quảng -Vật liệu xây dựng- NXB GTVT 2006 
3. Phạm Duy Hữu - V.I. XALOMATOB - Biện pháp tăng cường tuổi thọ và ñộ 
tin cậy BTCT bằng con ñường sử dụng vật liệu Polyme (tiếng Nga) - MIIT 
Maxcơva-1989. 
4. Phạm Duy Hữu - Lựa chọn phương pháp thiết kế cấu trúc hợp lý bê tông 
asphan (B95-17-60)- Hà Nội-1995 
5. Phạm Duy Hữu – Vật liệu xây dựng mới – NXB GTVT 2004 
6. Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam -1999 
7. Tiêu chuẩn ACI, ASTM, ASSHTO (Mỹ), DOE (Anh) 
8. A.M. NEVILL – Propertmes of concrete – London - 1991. 
9. Asphalt institute - Mix design methods for asphalt concrete - 1994 
290
10. Viện asphanlt Mỹ - Tính toán bề dày mặt ñường asphan - 1991 
11. The SHELL BITUM – London - 1991 
12. Quy phạm BS8110-77- Anh Quốc- Bê tông và bê tông cốt thép 
13. H.B. Gorelư sep- Bê tông át phan và các vật liệu khoáng bitum- Maxcova-
1995 
14. Kzumaxa Ozawa- Self- Compacting Concrete-TOKYO-2001 
Chịu trách nhiệm xuất bản: Lê Tử Giang 
Biên tập Lê Thúy Hồng 
Nhà xuất bản GTVT 
Quyết ñịnh xuất bản số: 146/163-2007/CXB/172-312-05/GTVT 
ngày 2/3/2007 
In xong và nộp lưu chiểu quí 4/2007