Có một tình huống xảy ra không ít ở các phòng thí nghiệm hiện trường: ba mẫu bê tông trong cùng một tổ cho kết quả nén chênh nhau đến 15 đến 20%, vượt quá ngưỡng sai số cho phép. Kỹ thuật viên kiểm tra lại quy trình trộn, đầm, bảo dưỡng nhưng không tìm ra nguyên nhân. Cho đến khi đo lại lòng khuôn mới phát hiện một ngăn trong bộ khuôn thép tạo ba mẫu bị vênh nhẹ, khiến mẫu ở ngăn đó có tiết diện không đều và kết quả nén thấp hơn thực tế. Sự cố này hoàn toàn có thể tránh được nếu bộ khuôn được kiểm tra trước khi đưa vào ca đúc.
Nội dung chính
Tại sao phải kiểm tra khuôn trước mỗi đợt sử dụng?
Khuôn cũ không có nghĩa là khuôn tốt
Khuôn thép dùng trong thí nghiệm bê tông không bị hỏng theo kiểu đột ngột mà xuống cấp từ từ. Sau mỗi lần tháo mẫu, vệ sinh và bảo quản, các bộ phận chịu va chạm, chịu lực nhiều nhất như cạnh khuôn, hệ khóa và mặt ghép sẽ mòn dần. Biến dạng tích lũy có thể không nhìn thấy bằng mắt thường nhưng đủ để ảnh hưởng đến kích thước mẫu.
Tiêu chuẩn TCVN 3105:2022 quy định rõ dung sai kích thước khuôn không được vượt quá 0,5% so với kích thước danh nghĩa. Với khuôn 150x150x150mm, giới hạn này là 0,75mm. Đây là khoảng sai số rất nhỏ, hoàn toàn có thể bị vượt qua sau thời gian dài sử dụng mà không ai để ý.
Bộ khuôn tạo ba mẫu có đặc thù riêng cần chú ý
Khuôn tạo ba mẫu khác với khuôn đơn lẻ ở chỗ có ba ngăn được ghép liền thành một khối. Cấu trúc này tạo ra nhiều mối nối hơn, nhiều điểm khóa hơn và nhiều vị trí có thể xuất hiện khe hở hơn. Nếu chỉ có một ngăn bị lỗi, hai mẫu còn lại vẫn bình thường, nhưng toàn bộ tổ mẫu sẽ bị loại vì không đạt yêu cầu đồng nhất khi so sánh kết quả.
Ngoài ra, khi đầm ba ngăn liên tiếp, lực đầm dùi từ ngăn này có thể truyền rung sang ngăn kề bên, gây áp lực lên thành vách giữa. Theo thời gian, vách giữa là vị trí dễ bị cong vênh nhất trong bộ khuôn, cần được kiểm tra ưu tiên so với các vị trí khác.
Quy trình kiểm tra từng hạng mục
Kiểm tra kích thước lòng khuôn
Bước đầu tiên và quan trọng nhất là đo kích thước thực tế của từng ngăn khuôn, đối chiếu với kích thước thiết kế. Dụng cụ sử dụng là thước kẹp (caliper) có độ chính xác 0,02mm, không dùng thước cuộn hay thước thẳng thông thường vì không đủ độ chính xác.
Mỗi ngăn cần đo ở ba vị trí theo chiều dài: gần miệng khuôn, ở giữa và gần đáy khuôn. Cả chiều rộng và chiều dài lòng khuôn đúc mẫu bê tông đều cần đo đầy đủ. Nếu bất kỳ số đo nào vượt quá dung sai cho phép, ngăn đó cần được đánh dấu và không đưa vào sử dụng cho đến khi được kiểm tra lại hoặc thay thế.
Điều cần làm thêm là kiểm tra chiều cao khuôn. Chiều cao ảnh hưởng trực tiếp đến thể tích mẫu và qua đó ảnh hưởng đến kết quả nén nếu so sánh các mẫu theo khối lượng. Dùng thước kẹp đo tại bốn góc và một điểm giữa mỗi cạnh, lấy giá trị trung bình.
Kiểm tra độ phẳng và vuông góc
Mặt đáy khuôn là nơi mẫu tựa khi đưa vào máy nén. Nếu mặt đáy không phẳng, trục lực sẽ lệch khỏi tâm mẫu, dẫn đến kết quả nén thấp hơn thực tế và phân bố vết nứt bất thường khi phá mẫu.
Cách kiểm tra đơn giản nhất là đặt khuôn lên bàn phẳng chuẩn và dùng thước lá mỏng (feeler gauge) đo khe hở giữa mặt đáy và mặt bàn. Khe hở không được vượt quá 0,25mm tại bất kỳ điểm nào. Nếu khe hở lớn hơn, đáy khuôn đã bị cong và cần loại ra.
Độ vuông góc giữa thành khuôn và đáy khuôn cũng cần kiểm tra bằng thước eke. Dùng thước eke áp vào góc trong của từng ngăn, quan sát khe hở giữa cạnh thước và thành khuôn. Khe hở đồng đều và nhỏ hơn 0,5mm là chấp nhận được.
Kiểm tra hệ khóa và độ kín mặt ghép
Hệ khóa là điểm quyết định khuôn có giữ được hình dạng trong suốt quá trình đổ và đầm bê tông hay không. Với khuôn thép tạo ba mẫu, hệ khóa thường gồm bu lông hoặc chốt ở hai đầu và có thể có thêm thanh kẹp ở giữa.
Quy trình kiểm tra hệ khóa gồm các bước sau:
- Lắp ráp toàn bộ khuôn và siết chặt hệ khóa theo đúng lực quy định
- Dùng tay lắc nhẹ từng phần của khuôn, kiểm tra có bị xê dịch hay không
- Quan sát mặt ghép giữa các tấm thành khuôn, khe hở không được vượt quá 0,1mm
- Kiểm tra bu lông và chốt có bị mòn ren hay cong vẹo không
- Thử tháo và lắp lại hệ khóa vài lần để đánh giá độ trơn tru
Nếu bu lông bị trơn ren hoặc chốt không giữ được vị trí cố định, khuôn sẽ bị hở trong lúc đầm bê tông và gây chảy vữa ra ngoài. Mẫu thu được sẽ có kích thước không đạt và bề mặt khuyết tật.
Kiểm tra bề mặt lòng khuôn
Bề mặt lòng khuôn ảnh hưởng đến hai yếu tố: khả năng tháo mẫu dễ hay khó và chất lượng bề mặt mẫu bê tông. Lòng khuôn cần nhẵn, không có vết gỉ, không có cặn bê tông cũ bám lại và không có vết nứt.
Gỉ sét là vấn đề phổ biến nhất với khuôn thép bảo quản không đúng cách. Gỉ nhẹ ở thành ngoài không ảnh hưởng nhiều nhưng gỉ bên trong lòng khuôn là vấn đề nghiêm trọng hơn. Bề mặt gỉ có độ nhám cao, bê tông bám chặt vào và khó tháo mẫu mà không làm vỡ góc. Ngoài ra, cục gỉ nhỏ có thể lẫn vào bề mặt mẫu, gây khuyết tật cục bộ ảnh hưởng kết quả nén.
Cặn bê tông cũ cũng gây vấn đề tương tự. Nếu lần vệ sinh trước không làm sạch triệt để, cặn sẽ cứng lại và thu hẹp kích thước lòng khuôn. Dùng bàn chải thép mềm và dung môi vệ sinh chuyên dụng để làm sạch trước khi kiểm tra, không dùng vật cứng cạo mạnh vì có thể tạo thêm xước trên bề mặt.
Các lỗi thường gặp và cách xử lý
Vách giữa bị cong
Vách giữa là tấm thép ngăn cách giữa các ngăn khuôn. Do phải chịu áp lực đầm từ hai phía, đây là vị trí dễ bị cong vênh nhất. Khi vách giữa cong, chiều rộng hai ngăn kề bên sẽ không bằng nhau, dù đo mặt ngoài khuôn trông vẫn bình thường.
Cách phát hiện: tháo rời các tấm thành ra và đo riêng từng ngăn khi không lắp ráp. Nếu kích thước ngăn thay đổi đáng kể khi đo lúc lắp và lúc không lắp, vách giữa đã bị biến dạng đàn hồi. Với biến dạng vĩnh viễn, đo kích thước trực tiếp trên vách sẽ thấy ngay.
Vách bị cong nhẹ có thể nắn lại bằng phương pháp cơ học nếu phòng thí nghiệm có xưởng cơ khí. Tuy nhiên cần kiểm tra lại kích thước khuôn thép tạo ba mẫu sau nắn trước khi đưa vào sử dụng. Biến dạng lớn hơn 2mm thì nên thay vách mới thay vì sửa.
Đáy khuôn bị lõm hoặc vênh
Đáy khuôn bị va đập khi rơi hoặc bị kê đỡ không đều trong quá trình bảo quản sẽ bị lõm cục bộ. Vị trí lõm thường ở giữa đáy hoặc gần góc. Mẫu đúc từ khuôn này sẽ có chỗ dày hơn hoặc mỏng hơn thiết kế, ảnh hưởng đến kết quả nén và gây sai số khi tính cường độ.
Với lõm nhỏ dưới 0,3mm tại điểm nhỏ, có thể dùng đá mài phẳng để xử lý. Với lõm lớn hơn hoặc vênh toàn bộ mặt đáy, cần thay đáy khuôn hoặc loại bộ khuôn đó ra khỏi sử dụng.
Ren bu lông bị mòn
Bu lông siết khuôn bị mòn ren là lỗi dễ bỏ qua vì nhìn bề ngoài bu lông vẫn còn dùng được. Ren mòn khiến bu lông không siết được đủ lực, khuôn bị hở trong lúc đầm và nước xi măng chảy qua khe. Mẫu thu được sẽ có gờ hoặc vết lem ở vị trí khe hở.
Kiểm tra bằng cách siết tay và quan sát lực cản. Ren còn tốt sẽ có cảm giác siết dứt khoát và lực tăng đều. Ren mòn sẽ trơn hoặc siết không ăn. Thay bu lông mới khi phát hiện ren bị mòn, không nên tiếp tục dùng vì không có cách nào phục hồi ren thép đã mòn đến mức đó.
Lập hồ sơ theo dõi khuôn theo số hiệu
Vì sao cần đánh số và theo dõi từng bộ khuôn?
Một phòng thí nghiệm vận hành thực tế thường có từ 5 đến 20 bộ khuôn đúc mẫu thí nghiệm bê tông hoặc nhiều hơn tùy quy mô. Không có cách nào nhớ lịch sử từng bộ nếu không có hệ thống ghi chép. Việc đánh số định danh cho từng bộ khuôn thép tạo ba mẫu là bước cơ bản để quản lý chất lượng.
Mỗi bộ khuôn cần có một thẻ hoặc sổ theo dõi ghi lại các thông tin sau:
- Ngày kiểm tra lần đầu và kết quả đo kích thước gốc
- Số lần sử dụng tính đến mỗi đợt kiểm tra
- Kết quả đo kích thước và ghi nhận lỗi qua từng lần kiểm tra
- Lịch sử sửa chữa nếu có
- Đánh giá tình trạng hiện tại và đề xuất tiếp tục dùng hay loại
Dữ liệu này giúp phát hiện xu hướng xuống cấp trước khi khuôn hỏng hoàn toàn. Nếu kích thước một ngăn cứ mỗi 50 lần dùng lại lệch thêm 0,1mm, có thể lên kế hoạch thay thế trước khi khuôn vượt dung sai cho phép.
Tần suất kiểm tra phù hợp với từng mức độ sử dụng
Tần suất kiểm tra không cần cứng nhắc theo lịch mà nên dựa trên tần suất sử dụng thực tế. Hướng dẫn chung như sau:
- Phòng thí nghiệm nhận ít hơn 5 tổ mẫu mỗi tuần: kiểm tra toàn diện mỗi 3 tháng
- Phòng thí nghiệm nhận từ 5 đến 20 tổ mẫu mỗi tuần: kiểm tra toàn diện mỗi tháng
- Phòng thí nghiệm nhận hơn 20 tổ mẫu mỗi tuần hoặc đang phục vụ dự án kiểm định quan trọng: kiểm tra trước mỗi đợt đúc
Ngoài kiểm tra định kỳ, cần kiểm tra bổ sung ngay sau các sự cố như khuôn bị rơi, bị kẹp bởi máy móc hoặc sau khi tháo mẫu khó bất thường.
Chuẩn bị khuôn đúng cách trước khi đổ mẫu
Sau khi kiểm tra xong và xác nhận khuôn đạt yêu cầu, bước chuẩn bị trước khi đổ mẫu cũng cần thực hiện đúng. Bôi chất tách khuôn đều lên toàn bộ lòng khuôn, bao gồm cả vách giữa và mặt đáy. Lớp dầu không cần dày, chỉ cần đủ phủ kín bề mặt thép là đủ.
Lắp ráp và siết khóa trước khi đổ bê tông, không siết sau khi đã đổ vì lực siết sẽ dồn vào bê tông đang ở dạng lỏng và làm mẫu biến dạng. Đặt khuôn thép tạo ba mẫu trên mặt phẳng cứng, không đặt trên nền đất hoặc nền gỗ mềm. Nền không phẳng sẽ làm khuôn bị nghiêng và mẫu sau khi đông kết sẽ có mặt trên không vuông góc với trục.
Kiểm tra khuôn trước khi đúc không phải thủ tục rườm rà mà là điều kiện để kết quả thí nghiệm có giá trị thực sự. Một mẫu bê tông chịu nén đúng cách sẽ cho ra số liệu phản ánh đúng chất lượng của mẻ bê tông đó. Còn nếu khuôn có vấn đề mà không ai phát hiện, mọi công đoạn sau đó, dù thực hiện chuẩn đến đâu, cũng không cứu vãn được dữ liệu sai. Kiểm tra khuôn là bước dễ bị bỏ qua nhất trong quy trình thí nghiệm, nhưng lại là bước đảm bảo rằng tất cả các bước còn lại không bị lãng phí.
Tham khảo thêm một số khuôn bê tông: