Khác nhau giữa mẫu nén trụ và mẫu vuông (lập phương)? Khi nào dùng mẫu vuông? Cách đúc mẫu theo tiêu chuẩn?

Trong nhiều chỉ tiêu nghiệm thu chất lượng bê tông, thì cường độ là quan trọng nhất. Để xác định giá trị này, cần phải thực hiện lấy mẫu và đúc mẫu bê tông thành các viên hình lập phương hay hình trụ tròn. Thông thường sau 28 ngày, sẽ tiến hành thử nghiệm ép bể viên mẫu bằng máy nén. Khi đó lực tối đa khiến viên mẫu bị phá hoại (bể) được dùng để tính giá trị cường độ (đơn vị phổ biến là MPa)

Bài viết sẽ làm rõ các vấn đề sau: Vì sao ở Việt Nam hay dùng kích thước của mẫu nén là lập phương 15x15x15cm và tại sao không nên dùng mẫu Trụ? Phương pháp đúc mẫu đúng kỹ thuật như thế nào? Tiêu chuẩn TCVN và ASTM (Mỹ) khác nhau ra sao?

Tiêu chuẩn Việt Nam chưa bao giờ quy định chỉ được phép chế tạo mẫu theo 1 loại kích thước nào cả. Do đó, khi đề cập đến TCVN mà có ý kiến “bắt buộc phải dùng mẫu lập phương 15x15x15cm để làm mẫu nén” là chưa đúng!

Nghĩa là TCVN chỉ xác định viên chuẩn để thử nghiệm cường độ nén là mẫu lập phương 15x15x15cm và không có điều khoản nào cấm việc sử dụng kích thước khác. Tuy nhiên, nếu viên mẫu có kích thước khác thì cần phải quy đổi lại về viên chuẩn.

Do đó, nếu sử dụng mẫu nén kích thước lập phương 10x10x10cm thì kết quả thử nghiệm sẽ nhân với hệ số 0.91 để quy đổi về viên chuẩn 15x15x15cm. Tương tự nếu mẫu nén là hình trụ đường kính 15cm, chiều cao 30cm, dự án nghiệm thu theo TCVN thì nhân với hệ số 1.20 để ra mẫu lập phương viên chuẩn. Chú ý: hệ số quy đổi trên được sử dụng để quy đổi mác nghiệm thu. Thực tế, với cùng một loại bê tông giống nhau khi đúc mẫu vuông và đúc mẫu trụ để so sánh, thì hệ số thương giữa cường độ mẫu lập phương và mẫu trụ có thể khác 1.2

Vậy nên khuyến cáo dùng mẫu Trụ hay mẫu Lập phương để xác định cường độ bê tông?

Đối với dự án nghiệm thu theo TCVN thì không nên dùng mẫu trụ để xác định cường độ nén. Vì kết quả rất dễ bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố bên ngoài tác động. Chẳng hạn:

• Mẫu cao 30cm nên cách đầm ảnh hưởng lớn sự đồng nhất
• Bề mặt dùng để ép xác định cường độ được làm mặt bằng tay, luôn chênh không đều (đặc biệt dán tem lên trên) nên tốn công đoạn gia công bề mặt để phẳng, nhưng ngay cả công đoạn gia công này cũng có những độ chênh nhất định, chưa kể cường độ của lớp vật liệu làm phẳng bề mặt mẫu cũng là mối quan tâm (trong khi với mẫu lập phương chỉ cần sử dụng 2 bề mặt nhẵn bên cạnh để nén)
• Do đó, kết quả nén dễ chênh lệch lớn, tốn thời gia công, chuẩn bị, chi phí lớn. Ngoài ra, lượng bê tông sử dụng đúc rất nhiều vừa ảnh hưởng khối lượng dự án, vừa ảnh hưởng không tốt đến vấn đề môi trường khi lượng bê tông thải ra nhiều hơn. Khi nhìn về tương lai xa, thì xu hướng cần thay đổi viên mẫu chuẩn 15x15x15 sang 10x10x10cm (đồng thời giúp cho người thực hiện thử nghiệm được giảm tải, hạn chế bệnh nghề nghiệp như thoát vị đĩa đệm)

Trong trường hợp dự án yêu cầu thực hiện theo tiêu chuẩn Mỹ ASTM thì bắt buộc phải thực hiện việc đúc mẫu nén theo dạng hình trụ đường kính 15cm, chiều cao 30cm (cách thức đúc mẫu của tiêu chuẩn này khác với TCVN).

Dụng cụ	Yêu cầu	Hình minh hoạ
Xe rùa	–     Sạch sẻ –     Nguyên vẹn, không làm chảy hồ xi măng
–     Khuôn lập phương 15x15x15cm; –     Khuôn trụ 15x30cm; –     Khuôn trụ chống thấm 15x15cm	–     Đúng kích thước: sai số của các cạnh không quá 1% kích thước –     Sạch, không có bê tông bám dính bên trong khuôn –     Đã được quét dầu ván khuôn –     Không ứ đọng dầu, nước và các tạp chất.
Vá xúc, bay	Sạch.
Que đầm phi 16mm, L = 600 mm, đầu múp tròn	Sạch, không bám dính bê tông