TCVN 8871-3:2011: Tiêu Chuẩn Xác Định Lực Xuyên Thủng CBR Của Vải Địa Kỹ Thuật

Trong thiết kế và thi công địa kỹ thuật năm 2026, lực xuyên thủng CBR (California Bearing Ratio) là chỉ số cơ lý sống còn để đánh giá độ bền của vải địa kỹ thuật trước các tác động nén tịnh tiến từ vật liệu thô. Tiêu chuẩn TCVN 8871-3:2011 quy định phương pháp thử nghiệm tĩnh bằng mũi xuyên $50 mm$, giúp Nhà thầu và Tư vấn giám sát kiểm soát chính xác chất lượng vật tư đầu vào.

1. Thuật Ngữ Và Định Nghĩa Cốt Lõi

• Lực xuyên (Puncture): Là lực nén tịnh tiến mũi đột lên bề mặt mẫu thử cho đến khi xuyên qua hoàn toàn (đơn vị: Niutơn – N).
• Lực xuyên thủng CBR (CBR Puncture): Là giá trị lực nén lớn nhất ghi nhận được trong quá trình thí nghiệm (đơn vị: kN hoặc N).

2. Nguyên Tắc Thử Nghiệm

Mẫu thử được cố định giữa ngàm kẹp hình vành khăn. Một mũi xuyên đặc bằng thép có đường kính $50 mm$ được ấn vào tâm mẫu thử với tốc độ không đổi $(50 \pm 5) mm/min$. Kết quả thu được là biểu đồ quan hệ giữa lực nén và khoảng dịch chuyển, từ đó xác định giá trị $P_{CBR}$ lớn nhất.

3. Yêu Cầu Về Mẫu Thử & Thiết Bị

3.1. Chuẩn bị mẫu thử

• Số lượng: Tối thiểu 05 mẫu thử cho mỗi tập mẫu.
• Kích thước: Mẫu hình vuông tối thiểu $(250 \times 250) mm$ hoặc hình tròn đường kính $\ge 250 mm$.
• Xử lý mẫu: Đưa mẫu về trạng thái cân bằng độ ẩm trong ít nhất 24 giờ. Nếu thí nghiệm mẫu ướt, cần nhúng nước ở $(21 \pm 2)^\circ\text{C}$ và thử nghiệm trong vòng 20 phút sau khi lấy ra.

3.2. Thiết bị nén và ngàm kẹp

• Máy nén: Có khả năng điều chỉnh tốc độ $(50 \pm 5) mm/min$, thang đo lực tối thiểu $20 kN$.
• Mũi xuyên: Đường kính $50 mm$, độ cứng $\ge 30 Hrc$, đầu phẳng, góc vát bán kính $25 mm$.
• Ngàm kẹp: Đường kính trong $(152 \pm 1) mm$, bề rộng phần kẹp mẫu $> 50 mm$ để tránh hiện tượng trượt mẫu.

Hình 1: Cấu tạo hệ thống gá mẫu và mũi xuyên CBR chuẩn

4. Cách Tiến Hành & Tính Toán Kết Quả

4.1. Quy trình thực hiện

1. Lắp mũi xuyên và điều chỉnh tiếp xúc bề mặt mẫu.
2. Vận hành máy với tốc độ chuẩn $(50 \pm 5) mm/min$.
3. Ghi nhận liên tục số liệu lực nén và khoảng dịch chuyển cho đến khi xuyên thủng hoàn toàn.

4.2. Tính toán các giá trị tiêu biểu

Từ đường cong quan hệ, xác định các thông số sau:

• $P_{CBR}$ (N hoặc kN): Giá trị lực nén lớn nhất.
• $L_{CBR}$ (mm): Khoảng dịch chuyển của mũi xuyên tại thời điểm lực đạt cực đại.
• Giá trị trung bình: Tính toán cho toàn bộ tập mẫu thử theo quy định của TCVN 8222:2009.

Hình 2: Đường cong quan hệ lực nén và biến dạng mẫu thử đặc trưng

5. Báo Cáo Thí Nghiệm & Lưu Mẫu

Báo cáo thử nghiệm CBR phải bao gồm đầy đủ thông tin về thiết bị, trạng thái mẫu, biểu đồ quan hệ và các sai số (nếu có). Kết quả được coi là thỏa mãn khi số lần thử nghiệm đáp ứng xác suất tin cậy $95\%$.

• Mẫu lưu: Diện tích tối thiểu $1 m^2$.
• Thời gian lưu: Ít nhất 28 ngày tại phòng thí nghiệm chuyên dụng.