Thí nghiệm sức bền vật liệu

Thí Nghiệm Sức Bền - Vật Liệu Xây Dựng

GVHD: Thầy Trần Quốc Hùng

PHẦN I: THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU
THỰC HÀNH THÍ NGHIỆP KÉO - NÉN CÁC MẪU VẬT LIỆU
−
−
−
−
A.

Ngành đào tạo: Kỹ sư xây dựng
Số tiết thí nghiệm: 5 tiết
Ngày thí nghiệm:
Ngày viết báo cáo:
MỤC ĐÍCH YÊU CẦU:
Sau bài học thí nghiệm các sinh viên đạt được các yêu cầu sau:
− Nâng cao sự hiểu biết về quá trình chịu lực của vật liệu từ khi bắt đầu gia tải đến
khi vật liệu bị phá hoại
− Vẽ được biểu đồ quan hệ giữa ứng suất và biến dạng của vật liệu khi chịu lực

σ dh σ ch σ b

µ

− Xác định được các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu
-E– –G
− Hiểu được tính năng sử dụng của các thiết bị thí nghiệm: biết cách sử dụng thước

kẹp & đồng hồ đo chuyển vị

B. TỔ CHỨC THÍ NGHIỆM:
− Một nhóm thí nghiệm gồm 15 sinh viên, các sinh viên phải trục tiếp thực hành thí
nghiệm kéo – nén vật liệu.
− Số lượng thí nghiệm: 6 thí nghiệm
• 1 thí nghiệm kéo mẫu vật liệu dẻo.
• 1 thí nghiệm kéo mẫu vật liệu dòn.
• 1 thí nghiệm nén mẫu vật liệu dòn .
• 1 thí nghiệm kéo mẫu vật liệu gỗ.
• 1 thí nghiệm nén mẫu vật liệu gỗ.
• 1 thí nghiệm uốn mẫu vật liệu gỗ.
− Giáo viên hướng dẫn cho từng nhóm sinh viên các nội dung chính:
• Cách sử dụng và đọc các loại đồng hồ trong thí nghiệm.
• Các bước thí nghiệm với từng mẫu vật liệu.
• Cách ghi chép và xử lý số liệu thí nghiệm.
• Lập báo cáo kết quả thí nghiệm.
C.
−
−
−

TRANG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM:
Thiết bị gây tải: máy kéo nén vạn năng 5T.
Đồng hồ đo chuyển vị khuếch đại cao tầng.
Thước kẹp khuếch đại 10 lần.

SVTH: Lê Minh Điệp. XD12/A1 ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

Trang 1

Thí Nghiệm Sức Bền - Vật Liệu Xây Dựng

GVHD: Thầy Trần Quốc Hùng

−
Máy nén kéo vạn năng

Đồng hồ đo chuyển vị và thước kẹp
D. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM:

Được trình bày theo nội dung của từng bài thí nghiệm

SVTH: Lê Minh Điệp. XD12/A1 ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

Trang 2


Thí Nghiệm Sức Bền - Vật Liệu Xây Dựng

GVHD: Thầy Trần Quốc Hùng

BÀI 1:
THÍ NGHIỆM KÉO THÉP (VẬT LIỆU DẺO)

1. Kích thước mẫu:
a. Trước khi thí nghiệm:
− Mẫu hình trụ.
− Chiều dài l0 = 88mm.
− Đường kính d0 = 12.3mm (không gân), 13.7mm (có gân)
b. Sau khi thí nghiệm:

−
−
−
2.

Chiều dài:
Đường kính thường: 9.7mm
Đường kính nơi thắt:7.7mm
Các số liệu thí nghiệm:

SVTH: Lê Minh Điệp. XD12/A1 ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

Trang 3


Thí Nghiệm Sức Bền - Vật Liệu Xây Dựng

Cấp tải trọng
(kG)

Chỉ số đồng
hồ đo biến

∆l

(mm)

dạng dài

GVHD: Thầy Trần Quốc Hùng

∆l
εz =
l0

(%)
σ =

N
F

(kG/cm2)

0

0

0

0

500

1000

4.80

4.80

5,45

1842

2000

7.00

7.00

7,95

2683

3000

8.50

8.50

9,66

3525

4000

9.50

9.50

10,80

4367

5000

10.60

10.60

12,05

4808

6000

11.95

11.95

13,58

5051

6250

12.70

12.70

14,43

5261

6500

14.50

14.50

16,48

5471

6750

15.50

15.50

17,61

5682

7000

16.60

16.60

18,86

5892

7250

18.05

18.05

20,51

6103

7500

19.65

19.65

22,33

6313

7750

22.05

22.05

25,06

6524

8000

26.10

26.10

29,66

6734

8100

2800

28.00

31,82

6818

8150

28.95

28.95

32,90

6860

8200

34.70

34.70

39,43

6902

8000

39.30

39.30

44,66

6734

7750

4100

41.00

46,59

6524

7500

4200

42.00

47,73

6313

7250

4270

42.70

48,52

6103

7000

4310

43.10

48,98

5892

6750

4370

43.70

49,66

5682

SVTH: Lê Minh Điệp. XD12/A1 ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

Trang 4


Thí Nghiệm Sức Bền - Vật Liệu Xây Dựng
3. Vẽ đồ thị quan hệ ứng suất

σz

GVHD: Thầy Trần Quốc Hùng

và biến dạng dài tương đối

εz

4. Xác định các chỉ tiêu cơ lý vật liệu:

σ dh =
− Giới hạn đàn hồi:

σ ch =
− Giới hạn chảy:

Pdh 6250
=
= 5261( KG / cm 2 )
F0 1.188

Pch 6750
=
= 5682( KG / cm 2 )
F0 1.188

Pb 8200
=
= 6902( KG / cm 2 )
F0 1.188

σb =
− Giới hạn bền:

E = tan α =
− Mô đun đàn hồi:

µ=
− Hệ số nở hông:

εx εy
=
= 0.3
εz εz
G=

− Mô đun đàn hồi trượt:

ψ =

σ dh
5261
=
= 36458( KG / cm 2 )
ε z 0.1443

E
336458
=
= 14022( kG / cm 2 )
2 ( 1 + µ ) 2.(1 + 0.3)

( F0 − F1 )
(1.188 − 0.466)
100% =
= 60.77%
F0
1.188

− Độ thắt tỉ đối:
5. Nhận xét quá trình thí nghiệm kéo mẫu thép:

− Sau khi kẹp mẫu thép vào máy kéo nén vạn năng và bắt đầu tăng tải đến khi mẫu

thép bị đứt (có tiếng nổ lớn), ta thấy khi tăng lực kéo thì biến dạng dài tương ứng P ∆l

cũng tăng theo, tương ứng với đó ta nhận được đồ thị quan hệ giữa ứng suất

σz

và

εz

biến dạng dài tương đối .
− Đoạn từ O đến A, tương ứng với ứng suất từ 0 đến khoảng 4808KG/cm 2 , đồ thì là
một đường hơi cong và gần như là đường thẳng. Trong giai đoạn này , ứng suất và
biến dạng tỉ lệ thuận với nhau, vật liệu tuân theo đinh luật hook

σ = E.ε

, trong đó

moodun đàn hồi E là hệ số góc của đường thẳng OA: Đối với mẫu thép thí nghiệm có
E = 36458(kG/cm2). Bên trên điểm A một chút cho tới điểm A’ có σ z = 5261KG/cm2,

SVTH: Lê Minh Điệp. XD12/A1 ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

Trang 5

Thí Nghiệm Sức Bền - Vật Liệu Xây Dựng

GVHD: Thầy Trần Quốc Hùng

đường thẳng hơi cong đi một chút, ứng suất và biến dạng không còn giai đoạn tỷ lệ
nữa nhưng thép vẫn làm việc đàn hồi, nghĩa là nếu giảm tải thì biểu đồ sẽ quay trở lại
điểm A. Ứng suất tương ứng với điểm A’ gọi là giới hạn đàn hồi σ đh là giới hạn của
vùng làm việc đàn hồi của thép. Thực tế, σ đh khác rất ít với σtl nên nhiều khi người ta
đồng nhất hai giai đoạn làm việc này.

− Đoạn từ A’- B, là một đường cong rõ rệt. Thép không còn làm việc đàn hồi nữa,

mô đun đàn hồi E giảm dần đến điểm B, ứng với ứng suất chừng σ z= 5682kG/cm2.
Giai đoạn này gọi là giai đoạn đàn hồi - dẻo.
− Đoạn từ B-C gọi là giai đoạn chảy dẻo. Biến dạng vẫn tăng trong khi ứng suất hầu

như không đổi. Đoạn nằm ngang ứng với biến dạng từ ε = 14,43% đến ε =
17,61% được gọi là thềm chảy. Ứng suất tương ứng với giai đoạn chảy dẻo gọi là
giới hạn chảy σch.
− Đoạn C-D quá giai đoạn chảy thép không chảy nữa và có thể chịu được lực. Quan
hệ ứng suất – biến dạng là một đường cong thoải, biến dạng tăng nhanh theo kiểu
biến dạng dẻo. Mẫu thép bị thắt lại, tiết diện bị thu nhỏ và bị kéo đứt ứng với ứng
suất tại điểm D, lúc này P khoảng 8000 kG và σ = 6734 kG/cm2. Ứng suất này gọi
là giới hạn bền. Biến dạng kéo đứt rất lớn Δl = 34,7 mm, εo = 39,43%. Trong thí
nghiệm trên ta khó nhận thấy được giai đoạn này do thanh thép hình thành eo thắt
và bị đứt quá nhanh.
Mặt khác,độ thắt tỉ đối

ψ

= 60,77% cho thấy độ dẻo của mẫu thép tương đối cao.

Thép là một vật liệu chịu kéo tốt, biến dạng tương đối lớn lúc vật liệu bị phá hoại.
Qua thí nghiệm trên ta cũng thực nghiệm được lý thiết tính toán:

− Khi
− Khi
− Khi

σ ≤ σ dh −
dùng lý thuyết đàn hồi, với E = const

σ dh < σ < σ ch −
σ = σ ch −

dùng lý thuyết đàn hồi dẻo, với E # const
dùng lý thuyết dẻo. Lý thuyết này xét sự làm việc của vật liệu trong

vùng chảy dẻo, với trị số giới hạn của ứng suất chảy σ ch. Vật liệu thép được tận
dụng nhất.
Kết luận: Qua thí nghiệm này cho kết quả giới hạn đàn hồi, chảy và bền của mẫu
thép để khi tính toán, thiết kế kết cấu cho thép chịu lực ở giới hạn nào cho an toàn

SVTH: Lê Minh Điệp. XD12/A1 ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

Trang 6

Thí Nghiệm Sức Bền - Vật Liệu Xây Dựng

GVHD: Thầy Trần Quốc Hùng

và mang tính kinh tế. Tuy nhiên ở giai đoạn đàn hồi đàn hồi dẻo và giai đoạn giới
hạn dẻo, quan hệ giữa ứng suất và biến dạng còn nhiều sai số chưa giống như lý
thuyết đã học.
Với thép cacbon thông thường E = 2100000(kG/cm 2), Ethí nghiệm = 36458(kG/cm2), nhỏ
hơn gần rất nhiều.
Một số nguyên nhân dẫn đến sự sai lệch trên là:
-

Trong quá trình thí nghiệm: đọc các số liệu chưa chính xác có sự sai xót, có

-

thể máy thí nghiệm không đạt chuẩn.
Điều kiện thí nghiệm: Tốc độ gia tải khi thí nghiệm, hình dáng kích thước
mẫu, tính chất mặt tiếp xúc giữa mẫu và máy kéo chưa tuần thủ chặt chẽ
theo tiêu chuẩn.

SVTH: Lê Minh Điệp. XD12/A1 ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

Trang 7


Thí Nghiệm Sức Bền - Vật Liệu Xây Dựng

GVHD: Thầy Trần Quốc Hùng

BÀI 2:
THÍ NGHIỆM KÉO GANG (VẬT LIỆU DÒN)
1. Kích thước mẫu:

a. Trước khi thí nghiệm:
− Mẫu hình trụ.
− Chiều dài l0 = 113mm.
− Đường kính d0 = 17.4mm

b. Sau khi thí nghiệm:
− Chiều dài:
− Đường kính: 17.0mm
2. Các số liệu thí nghiệm:

Cấp tải trọng
(kG)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
5600

Chỉ số đồng hồ
đo biến dạng

∆l

(mm)

dài
0
0.20
1.65
2.50
3.00
3.40
3.90
4.30
4.85
5.20
5.70
6.30
6.45

3. Vẽ đồ thị quan hệ ứng suất

0
0.20
1.65
2.50
3.00
3.40

3.90
4.30
4.85
5.20
5.70
6.30
6.45

σz

∆l
εz =
l0

(%)

SVTH: Lê Minh Điệp. XD12/A1 ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

N
F

)
200
210.0
420.5
630.8
841.0
1051.3
1261.6
1471.8

1682.1
1892.3
2102.6
2312.9
2354.9

0
0.18
1.46
2.21
2.65
3.01
3.45
3.81
4.29
4.60
5.04
5.58
5.71

và biến dạng dài tương đối

σ =

(kG/cm2

εz

Trang 8

Thí Nghiệm Sức Bền - Vật Liệu Xây Dựng

GVHD: Thầy Trần Quốc Hùng

4. Xác định các chỉ tiêu cơ lý vật liệu:

σb =
− Giới hạn bền:

Pb 5600
=
= 2355( KG / cm 2 )
F0 2.378

E = tgα =

− Môđun đàn hồi:

µ=
− Hệ số nở hông:

2354.9
= 40954.8( KG / cm 2 )
0.0575

εx εy
= = 0, 25
εz εz
G=

− Môđun đàn hồi trượt:

E
40954.8
=
= 16381.9( KG / cm 2 )
2 ( 1 + µ ) 2.(1 + 0, 25)

SVTH: Lê Minh Điệp. XD12/A1 ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

Trang 9


Thí Nghiệm Sức Bền - Vật Liệu Xây Dựng

GVHD: Thầy Trần Quốc Hùng

5. Nhận xét quá trình thí nghiệm kéo mẫu gang:
− Khi tiến hành thí nghiệm kéo gang, khi tải trọng tăng thì đồng hồ biến dạng cũng

tăng nhưng rất chậm , tiếp tục tăng tải trọng đến mức 5600kG thì thanh bị đứt đột
ngột ( có tiếng nổ) do là vật liệu dòn nên thí nghiệm diễn ra nhanh hơn thí nghiệm
kéo thép, không trải qua những giai đoạn chảy như thép mà chỉ có giới hạn bền.
Biểu đồ kéo gang σz - εz xem như một đường cong liên tục và kết thúc tại lúc mẫu bị
đứt, không như chia ra các giai đoạn như kéo thép.
− Khi tăng tải trọng đến mức tải Pb = 6000 (KG) với biến dạng dài 6,45 (mm) ứng với

εz = 5,71% thì thanh gang bị đứt đột ngột. Ngay tại vị trí đứt gãy ấy hầu như không
tạo ra eo thắt và đường kính không thay đổi, không có nút thắt như thí nghiệm kéo

thép.
− Các đặc trưng cơ học cua gang: Gang là vật liệu giòn, biến dạng của gang tăng ít khi
P tăng. Quá trình phá huỷ của gang trải qua 2 giai đoạn, So với thép thì biến dạng
của gang ít hơn khi tăng tải P. Gang chỉ tồn tại giới hạn bền khi kéo .
− Do vậy có thể kết luận: gang là vật liệu dòn chịu kéo kém và bị phá hủy đột ngột
trong khi khả năng biến dạng nhỏ. Vậy kết quả thí nghiệm phù hợp với lý thuyết.

BÀI 3:
THÍ NGHIỆM NÉN GANG (VẬT LIỆU DÒN)
1. Kích thước mẫu:
a. Trước khi thí nghiệm:
− Mẫu hình trụ.
− Chiều dài l0 = 10mm.
− Đường kính d0 = 6mm.

π d 2 3.14 × 0.62
F0 =
=
= 0.283(cm 2 )
4
4

− Diện tích:
b. Sau khi thí nghiệm:
− Chiều dài:
− Đường kín:
2. Các số liệu thí nghiệm:
Chỉ số
Cấp tải

đồng hồ đo

trọng (KG)

biến dạng

1000

dài
0,5

∆l

(mm)

εz =

Đường

∆l
l0

σ =

(%)

N
F

kính mẫu
(KG/cm2)

khi phá
hoại

0

0

1571.901

SVTH: Lê Minh Điệp. XD12/A1 ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

Trang 10


Thí Nghiệm Sức Bền - Vật Liệu Xây Dựng
1500

1

0,5

2000

1,1

0,6

2500

1,2

0,7

3000

1,35

0,85

3500

1,4

0,9

4000

1,5

1,0

4500

1,8

1,3

5000

1,9

1,4

5500

2

1,5

5800

2,1

1,6

6000

2,3

1,8

6200

3

2,5

Vẽ đồ thị quan hệ ứng suất

σz

GVHD: Thầy Trần Quốc Hùng
5.556

3357.851

6.667

3743.801

7.778

4329.752

9.444

4915.702

10

5501.652

11.111

6287.603

14.444

7573.553

15.556

8059.503

16.667

8645.464

17.778

9117.024

20

9431.404

27.778

9745.784

và biến dạng dài tương đối

εz

3. Xác định các chỉ tiêu cơ lý vật liệu:

σb =

− Giới hạn bền:

Pb 6200
=
= 9745, 784(kG/ cm 2 )
F0 0.283

E = tgα =

− Mô đun đàn hồi:

µ=
− Hệ số nở hông:

9745.784
= 35056.78( kG / cm 2 )
0.278

εx ε y
=
= 0.25
εz εz
G=

E
35056.78
=
= 14022.71( kG / cm2 )
2 ( 1 + µ ) 2 × (1 + 0.25)

− Mô đun đàn hồi trượt:
4. Nhận xét quá trình thí nghiệm nén mẫu gang:
− Khi tiến hành thí nghiệm nén gang, khi tải trọng tăng thì đồng hồ biến dạng cũng

tăng. Dưới tác dụng của tải trọng mẫu gang bị biến dạng, quan hệ giữa biến dạng

SVTH: Lê Minh Điệp. XD12/A1 ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

Trang 11


Thí Nghiệm Sức Bền - Vật Liệu Xây Dựng

GVHD: Thầy Trần Quốc Hùng

và ứng suất là đồ thị trên. Đồ thị là đường cong tăng dần theo ứng suất (giống thí
nghiệm kéo gang) do là vật liệu dòn nên thí nghiệm diễn ra nhanh tương tự thí
nghiệm kéo gang.
− Tương tự như kéo gang vật liệu không có giới hạn đàn hồi và giới hạn chảy mà chỉ

σ b = 9745,784(kG/ cm 2 )
có giới hạn bền
− Khi nén, ta đặt mẫu vào đúng tâm bàn nén sau đó bắt đầu gia tải tăng dần và khi
tải trọng đạt mức P = 6200 (KG) thì mẫu bị phá hoại. Mẫu gang biến dạng rất ít,
mẫu bị gãy xiên theo một góc gần 45 độ so với phương tác dụng của tải do tác

dụng của ứng suất tiếp lớn nhất

τ max

và đường kính mẫu sau khi nén tăng và

chiều cao mẫu giảm
− Kết quả chứng minh được thực tiển và lý thuyết hoàn toàn phù hợp.
− Tuy nhiên trong đồ thị có vài vị trí sai khác không đáng kể do nhiều nguyên nhân :
+ Trong quá trình thí nghiệm: đọc các số liệu chưa chính xác có sự sai xót, có thể
máy thí nghiệm không đạt chuẩn.
+ Điều kiện thí nghiệm: Tốc độ gia tải khi thí nghiệm, hình dáng kích thước mẫu,
tính chất mặt tiếp xúc giữa mẫu và máy kéo chưa tuần thủ chặt chẽ theo tiêu
chuẩn
Kết luận: vậy gang là vật liệu chịu nén tốt.
Thông qua 2 thí nghiệm kéo và nén gang ta nhận thấy đối với vật liệu giòn giới
hạn bền khi kéo bé hơn nhiều so với giới hạn bền khi nén.
Vì vậy ta rút ra kết luận: vật liệu dòn chịu nén tốt hơn rất nhiều so với chịu kéo.

SVTH: Lê Minh Điệp. XD12/A1 ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

Trang 12


Thí Nghiệm Sức Bền - Vật Liệu Xây Dựng

GVHD: Thầy Trần Quốc Hùng

BÀI 4:
THÍ NGHIỆM KÉO GỖ DỌC THỚ
1. Mục đích:

Xác định cường độ chịu kéo giới hạn dọc thớ của mẫu gỗ ở độ ẩm tự nhiên.
2. Mẫu thí nghiệm:

− Gỗ có tiết diện 20 x 20, dài 350mm, b=20mm,h=4mm, L0=90mm.
− Được gia công đưa về mẫu chịu kéo theo TCVN 364 – 70.
− Độ ẩm mẫu gỗ: trong điều kiện tự nhiên.
20x20

3. Sơ đồ thí nghiệm:
− Sơ đồ đặt tải kéo mẫu:
− Tốc độ gia tải: 2KG/s

20x20

b
=

N

100

h

N

30

30
L0

100

4. Số liệu và kết quả thí nghiệm:

Kích thước mẫu (mm)
Số TT

Diện tích

Lực kéo

chịu kéo
F (cm2)

giới hạn
Ngh (kG)

Cường độ

Dài

Rộng

Cao

L0

b

h

1

25.6

3.2

0.8192

900

1098.63

2

24.4

3.2

0.7808

1100

1408.81

3

25.1

4.2

1.0542

1350

1280.59

mẫu

chịu kéo
giới hạn
Rk (kG/cm2)

Rktb =
5.

1262.6

Hình ảnh thí nghiệm

SVTH: Lê Minh Điệp. XD12/A1 ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

Trang 13


Thí Nghiệm Sức Bền - Vật Liệu Xây Dựng

GVHD: Thầy Trần Quốc Hùng

6. Nhận xét và kết luận:
- Sau khi kẹp mẫu tiến hành gia tải cho đến khi mẫu bắt đầu nứt do bị phá hoại theo

thớ dọc của gỗ

− Trong quá trình thí nghiệm, mẫu gỗ bị phá hoại ở biến dạng tương đối nhỏ, gỗ

chịu kéo làm việc như vật liệu dòn (không thể phân đều lại ứng suất), sẽ bị phá
hoại nhanh chóng. Điều này chứng tỏ gỗ là vật liệu chịu dọc thớ không tốt. Trong
-

thực tế gỗ còn bị các khuyết tật làm giảm khả năng chịu lực nhiều.
Các kết quả thí nghiệm sai lệch nhau chứng tỏ gỗ là vật liệu không đẳng hướng và
không đồng nhất, tính chịu lực không giống nhau thoe các phương và theo vị trí.

BÀI 5:
THÍ NGHIỆM NÉN GỖ DỌC THỚ
1. Mục đích:

Xác định cường độ chịu nén giới hạn dọc thớ của mẫu gỗ ở độ ẩm tự nhiên.
2. Mẫu thí nghiệm:
−
−
−
3.
−
−

Gỗ dầu có tiết diện 20 x 20, dài 30.
Được gia công đưa về mẫu chịu kéo theo TCVN 363 – 70
Độ ẩm mẫu gỗ: trong điều kiện tự nhiên.
Sơ đồ thí nghiệm:
Sơ đồ đặt tải kéo mẫu:
Tốc độ gia tải: 2KG/s

N

h

4. Số liệu và kết quả thí nghiệm:

Số TT

Kích thước mẫu (mm)

Diện tích

Lực nén

SVTH: Lê Minh Điệp. XD12/A1 ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

N

Cường độ

Trang 14


Thí Nghiệm Sức Bền - Vật Liệu Xây Dựng
Dài

Rộng

GVHD: Thầy Trần Quốc Hùng
chịu nén

Cao

mẫu

chịu nén
F (cm2)

giới hạn
Ngh (kG)

giới hạn
Rn

a

b

h

1

28.2

28.2

44.9

7.952

3900

490.44

2

27.8

27.5

44.0

7.645

3150

412.03

3

28.9

27.4

45.0

7.919

3250

410.41

(kG/cm2)

Rntb =

437.6

3
5. Hình ảnh thí nghiệm

SVTH: Lê Minh Điệp. XD12/A1 ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

Trang 15


Thí Nghiệm Sức Bền - Vật Liệu Xây Dựng

GVHD: Thầy Trần Quốc Hùng

6. Nhận xét và kết luận:
-

Trong thí nghiệm nén gỗ, ta tiến hành gia tải cho mẫu gỗ đến khi mẫu bị phá hoại
với lực nén trung bình khoảng P =5150(kG). Gỗ bị phá hoại chủ yếu do uốn dọc
cục bộ, cũng do cấu tạo là các thớ gỗ nên việc thí nghiệm kiểm tra đúng khả năng

-

chịu nén của gỗ tương đối khó.

Thí nghiệm trên cho thấy mẫu gỗ lực nén tới hạn khá lớn chứng tỏ gỗ là vật liệu
chịu nén tốt ,cường độ chịu nén dọc thớ là chỉ tiêu ổn định nhất của gỗ, được dùng
để đánh giá và phân loại gỗ và gỡ chịu nén là hình thức chịu lực thích hợp nhất đối

-

với gỗ nên gỗ được dùng rộng rãi trong xây dựng làm cột khung.
Khả năng chịu nén của gỗ phụ thuộc vào các thớ gỗ và cách sắp xếp của chúng,
mỗi loại gỗ sẽ có cường độ chịu nén khác nhau vì vậy cần phải tiến hành thử nhiều

-

mẫu rồi lấy kết quả trung bình.
Kết luận: gỗ là vật liệu không đồng nhất và chịu nén tốt.

SVTH: Lê Minh Điệp. XD12/A1 ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

Trang 16


Thí Nghiệm Sức Bền - Vật Liệu Xây Dựng

GVHD: Thầy Trần Quốc Hùng

BÀI 6:
THÍ NGHIỆM UỐN PHẲNG MẪU GỖ
1. Mục đích:

Xác định cường độ chịu uốn giới hạn của mẫu gỗ ở độ ẩm tự nhiên.
2. Mẫu thí nghiệm:

−
−
−
3.
−

Gỗ dầu có tiết diện 30 x 30, dài 300mm, L0=240mm.
Được gia công đưa về mẫu chịu kéo theo TCVN 365 – 70.
Độ ẩm mẫu gỗ: trong điều kiện tự nhiên.
Sơ đồ thí nghiệm:
Sơ đồ đặt tải kéo mẫu:

20

h

h

Nn

Lo/2

b

Lo/2

30

30

Lo

− Tốc độ gia tải: 1KG/sm
− Gối tựa truyền tải: 2 con lăn kim loại hình trụ D = 20, L = 30mm.
4. Số liệu và kết quả thí nghiệm:

Kích thước mẫu
(mm)

Số
TT

Moment

Chỉ

kháng

số lực

uốn
Wx
(cm3)

kế
Nn
(kG)

Dài

Rộng

Cao

L0

b

h

1

240

28.4

28.7

3.899

1100

2

240

29.5

28.3

3.938

1200

mẫu

Lực uốn
giới hạn
Nu=Nn
(kG)

Moment
uốn giới

Cường độ chịu

hạn
Mgh
(kGcm)

uốn giới hạn
Ru (kG/cm2)

1100

6600

1200

7200

SVTH: Lê Minh Điệp. XD12/A1 ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

1692.74
1828.34

Trang 17


Thí Nghiệm Sức Bền - Vật Liệu Xây Dựng

GVHD: Thầy Trần Quốc Hùng
1050

3

240

28.3

28.5

3.831

6300

1050
Rutb =
1721.85

5. Hinh ảnh thí nghiệm

SVTH: Lê Minh Điệp. XD12/A1 ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

Trang 18


Thí Nghiệm Sức Bền - Vật Liệu Xây Dựng

GVHD: Thầy Trần Quốc Hùng

6. Nhận xét và kết luận:
- Tiến hành gia tải cho mẫu gỗ, ta thấy mẫu bị võng xuống , thớ trên bị nén, thớ
-

dưới chịu kéo.
Quan sát thí nghiệm uốn gỗ ta có thể thấy mẫu gỗ bị gãy tại nơi momen đạt giá
trị cực đại và vết nứt nghiêng hình thành ở thớ biên dưới rồi phát triển dọc lên

-

các thớ phía trên, tức là thớ trên chịu nén, thớ dưới chịu kéo.
Thí nghiệm trên thực hiện với 3 mẫu cho kết quả cường độ chịu uốn khá chênh

-

lệch, chứng tỏ chất lượng mẫu đem thí nghiệm chưa đồng nhất.
Khả năng chịu uốn của gỗ phụ thuộc vào các thớ gỗ và cách sắp xếp của
chúng, mỗi loại gỗ sẽ có cường độ chịu uốn khác nhau vì vậy cần phải tiến

-

hành thử nhiều mẫu rồi lấy kết quả trung bình.
Trong thí nghiệm này còn tồn tại hạn chế là máy nén chưa kiểm soát được tốc
độ gia tải, ta không biết được tốc độ gia tải có tuân theo tiêu chuẩn quy định
hay không. Mẫu gỗ còn khuyết tật, chưa đồng nhất.

SVTH: Lê Minh Điệp. XD12/A1 ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

Trang 19


Thí Nghiệm Sức Bền - Vật Liệu Xây Dựng

GVHD: Thầy Trần Quốc Hùng

PHẦN II: THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÝ
CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG
A. GIỚI THIỆU CHUNG
•

Ngành đào tạo:

Xây dựng dân dụng và công nghiệp

•

Số tiết thí nghiệm:

15 tiết

•

Thời điểm thí nghiệm: Các bài thí nghiệm được thực hiện sau khi sinh viên đã được
học các phần lý thuyết tương ứng.

•

Các loại vật liệu xây dựng dùng thí nghiệm: gạch ống, gạch thẻ, xi măng, bêtông, cốt
liệu.
B. MỤC ĐÍCH YÊU CẦU

Sau khi thực hành thí nghiệm, sinh viên cần đạt được các yêu cầu sau:
•

Hiểu biết cơ bản về công tác thí nghiệm (khâu chuẩn bị mẫu, khâu chuẩn bị trang thiết
bị, khâu thí nghiệm, khâu xử lý số liệu và đánh giá kết quả)

•

Nâng cao sự hiểu biết về quá trình chịu lực từ khi bắt đầu gia tải đến khi vật liệu bị
phá hoại.

•

Xác định được một số chỉ tiêu cơ lý của vật liệu xây dựng như: giới hạn cường độ
chịu nén, chịu uốn, độ sụt và mác vật liệu.

•

Hiểu được tính năng sử dụng và biết vận hành các trang thiết bị, máy móc thí nghiệm.
C. TỔ CHỨC THÍ NGHIỆM

•

Một nhóm thí nghiệm gồm có 15-20 sinh viên. sinh viên được hướng dẫn trực tiếp
thực hành thí nghiệm với từng bài thí nghiệm cụ thể.

•

Các bài thí nghiệm gồm có:
Bài 1: Thiết kế cấp phối – chế tạo mẫu bê tông – vữa xi măng.
Bài 2: Thí nghiệm xác định độ sụt của hỗn hợp bêtông.
Bài 3: Thí nghiệm xác định giới hạn cường độ chịu nén của bêtông.
Bài 4: thí nghiệm xác định giới hạn bền uốn của xi măng.
Bài 5: Thí nghiệm xác định giới hạn bền nén của xi măng.
Bài 6: Thí nghiệm xác định giới hạn cường độ chịu nén của gạch ống 4 lỗ.
Bài 7: Thí nghiệm xác định độ bền uốn của gạch thẻ.
Bài 8: Thí nghiệm xác định khối lượng thể tích của xi măng, cát , đá dăm, gạch,

vữa xi măng, bê tông.

SVTH: Lê Minh Điệp. XD12/A1 ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

Trang 20


Thí Nghiệm Sức Bền - Vật Liệu Xây Dựng

GVHD: Thầy Trần Quốc Hùng

D. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

được trình bày theo nội dung của từng bài thí nghiệm cụ thể.
BÀI 1
CHẾ TẠO MẪU BÊ TÔNG – VỮA XI MĂNG
I.

NGUYÊN VẬT LIỆU
- xi măng: pcb… ...; γa= ……. t/m3 ; γo= ……. t/m3 ;
mác xi măng xác định theo phương pháp ........ ?
- cát vàng: γac= ……. t/m3 ; γoc= ……. t/m3 ; w= .....% ;
- đá dăm : γađ= ……. t/m3 ; γođ= ……. t/m3 ; w= .....% ; đmax=..... mm.
- phụ gia : sử dụng phụ gia gì ? ................ .........................................................;
giảm nước : ..................... ; liều lượng:........................................... ;
chất lượng cốt liệu : .........................................................................
- nước : dùng nước máy trong phòng thí nghiệm.

II.

YÊU CẦU
1. thiết kế cấp phối bê tông mác ....... ; sn =.......cm.
2. thí nghiệm xác định độ sụt sn của hỗn hợp bê tông (bài 2).
3. chế tạo 3 mẫu bê tông kích thước 15x15x15cm để xác định mác bê tông theo

cường độ chịu nén.
4. chế tạo 3 mẫu vữa xi măng kích thước 4x4x16cm, tỉ lệ xi măng : cát = 1 :3;
nước : xi măng = 0.4 ÷0.5 sao cho đạt độ dẻo tiêu chuẩn, để xác định mác xi măng theo
cường độ chịu nén.
III. TRÌNH TỰ THIẾT KẾ VÀ CẤP PHỐI BÊ TÔNG

SVTH: Lê Minh Điệp. XD12/A1 ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

Trang 21


Thí Nghiệm Sức Bền - Vật Liệu Xây Dựng

GVHD: Thầy Trần Quốc Hùng

Yêu cầu thiết kế bê-tông M300, độ sụt : SN=16 (cm)
Nguyên vật liệu như sau:
-

Xi-măng portland: PCB30
•
•

(

)

(

)

gaX =3.1 T / m3
goX =1.1 T / m3

•

-

Mác xi-măng xác định theo phương pháp dẻo
Cát vàng:
•
•

-

(

)

goC =1.65 T / m3

Modun độ lớn :

•

Độ ẩm:

M dl <2

W =2%

Đá dăm granite:

•
•

•

-

)

•

•

-

(

gaC =2.63 T / m3

Dmax =40 ( mm)

(

)

(

)

gaD =2.65 T / m3
goD =1.55 T / m3

Độ ẩm:

W =1%

Nguyên vật liệu chất lượng tốt
Nước dùng trộn bê-tông đảm bảo quy phạm
Trình tự tính toán:
1) Tính nguyên vật liệu ở trạng thái khô cho

m3

bê-tông

Xác định tỷ số:
R
X
300
= b +0.5 =
+0.5 =2.17
N AR k
0.6 ´ 300

SVTH: Lê Minh Điệp. XD12/A1 ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

Trang 22


Thớ Nghim Sc Bn - Vt Liu Xõy Dng


GVHD: Thy Trn Quc Hựng

Rb =300kG / cm 2 <500kG / cm 2



Rk =300kG / cm 2



-

Cht lng vt liu tt: A=0.6
Xỏc nh N:
Tra bng vi
v , st : SN=16 (cm) ta chn: N=200 lớt
Dmax =40 ( mm)

-

Xỏc nh lng xi-mng:

ổX ử
ỗ ữ
ữ N =200 2.17 =434 >400 ( kg )
X =ỗ
ốN ứ

-

Ta tng 1 lớt nc trờn 10kg xi-mng

Tớnh lng ỏ:
1000
1000
=
=1292 ( kg )
rDa 1
0.4151 1.48
1
+
+
goD gaD
1.55
2.65

D=

Trong ú:
H s tng lng va:

M dl <2


v st ca bờ-tụng yờu cu l

rng ca ỏ
rD =1 -

-

a =1.47 +0.1 =1.48

ta cng thờm 0.1 vi cỏt cú

16 ẻ ( 14 á 18)

.

goD
=0.4151
gaD

Tớnh lng cỏt:
ộ
C =ờ1000 ờ
ở

ổX
ửự
ộ
D
ỗ
ữỳ gaC =ờ1000 +
+
N
ỗg
ữ
ờ
ở
ố ax gaD
ứỳ

ỷ

ổ434 1292
ửự
ỗ
+
+200 ữ
2.63 =454 ( kg )
ỗ
ữỳ
ố 3.1 2.65
ứỳ
ỷ

Vy liu lng nguyờn liu cho 1m3 bờ-tụng trng thỏi khụ:
X =434 ( kg )

N =200 +43 =243 ( lit )
C =454 ( kg )
D =1292 ( kg )

SVTH: Lờ Minh ip. XD12/A1 H KIN TRC TPHCM

Trang 23


Thí Nghiệm Sức Bền - Vật Liệu Xây Dựng
-

Tỷ lệ theo khối lượng:

GVHD: Thầy Trần Quốc Hùng

X : C : D : N =1:1.05 : 2.98 : 0.56

2) Tính liều lượng nguyên vật liệu khi tính tới độ ẩm tự nhiên trong 1m3 bê-

tông:

X 1 =X =434 ( kg )

C1 =C ´ ( 1 +WC ) =454 ´ ( 1 +0.02) =463 ( kg )
D1 =D ´ ( 1 +WD ) =1292 ´ ( 1 +0.01) =1305 ( kg )
N1 =N - ( C ´ Wc +D ´ WD ) =243 - ( 454 ´ 0.02 +1292´ 0.01) =221( lit )
3) Tính nguyên vật liệu cho 3 mẫu 15x15x15cm
-

Thể tích bê-tông của 3 mẫu:

( )

V =3´ 0.15´ 0.15´ 0.15 =0.01 m3
-

Lượng nguyên vật liệu cần thiết:
X =434´ 0.01 =4.34 ( kg )

N =221´ 0.01 =2.21( lit )
C =463´ 0.01 =4.63 ( kg )
D =1305´ 0.01 =13.05 ( kg )

4) Kiểm tra vật liệu bằng thực nghiệm:

Lấy liều lượng nguyên vật liệu để đúc 3 mẫu bê tông (11 lít) kích
thước15x15x15cm, đem nhào trộn để kiểm tra sn, dưỡng hộ sau 28 ngày trong
điều kiện chuẩn, xác định Rn lấy kết quả trung bình mác bê tông.
IV. KẾT QUẢ THIẾT KẾ CẤP PHỐI BÊ TÔNG
Bê tông mác M300 , SN= 16 cm:
α

= ........

a

= 0.6

x/n

= ........

Nguyên vật liệu

1m3 bê tông

…… lít bê tông

Đơn Vị

SVTH: Lê Minh Điệp. XD12/A1 ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

Trang 24

Thí Nghiệm Sức Bền - Vật Liệu Xây Dựng

GVHD: Thầy Trần Quốc Hùng

xi măng =

434

kg

cát vàng =

463

kg

đá dăm =

1305

kg

nước

221

lít

0

lít

=

phụ gia =

V. TRÌNH TỰ CHẾ TẠO 3 MẪU VỮA XIMĂNG
-

Mỗi mẻ cho 3 mẫu thử sẽ gồm :
•

450g ± 2g ximăng

•

1350g ± 5g cát

•

225g ± 1g nước

-

Dùng cân kỹ thuật để cân khối lượng ximăng và cát

-

Dùng ống đong lấy 225ml nước.

-

Cho ximang va cat vao mang trộn, trộn kho hỗn hợp ximang – cat bằng
phương phap trộn tay.

-

Cho nước vào hỗn hợp ximăng – cát và tiếp tục trộn đều.

-

Khuôn đúc 3 mẫu 15x15x15cm vữa đã chuẩn bị . quét nhẹ 1 lớp nhớt mỏng lên
thành khuôn.

-

Kẹp chặt khuôn đúc vào bàn dằn.

-

Cho hỗn hợp vữa ximăng vào khuôn làm 3 lớp, mỗi lớp có chiều cao khoảng
1/3 chiều cao khuôn.

-

Dằn mỗi lớp 25 cái bằng bàn dằn . bàn dằn được nâng lên cao 15mm và rơi tự
do, mỗi chu kì nâng lên và rơi xuống của bàn dằn là 1 giây.

-

Nhẹ nhàng nhấc khuôn khỏi bàn dằn và xoa phẳng mặt khuôn.

SVTH: Lê Minh Điệp. XD12/A1 ĐH KIẾN TRÚC TPHCM

Trang 25