Báo cáo thí nghiệm Đại học Giao Thông Vận Tải

GVHD: Lương Văn An

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHUYÊN MÔN

Ụ
A.

Ụ

LÝ THUYẾT ..................................................................................................................................... 2
1. VAI TRÒ VÀ NHIỆM VỤ CỦA CÔNG TÁC THÍ NGHIỆM VÀ KIỂM ĐỊNH CHẤT
LƯỢNG CÔNG TRÌNH ...................................................................................................................... 2
1.1.

Vai trò của công tác Thí nghiệm vật liệu và kiểm định chất lượng công trình................. 2

1.2.

Nhiệm vụ cơ bản của TNVL và KĐCLCT ........................................................................... 3

KHẢO SÁT CÔNG TRÌNH CHỊU TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG TĨNH ........................... 4

2.

B.

2.1.

Nhiệm vụ thí nghiệm .............................................................................................................. 4

2.2.

Đối tượng thí nghiệm .............................................................................................................. 4

2.3.

Tải trọng thí nghiệm ............................................................................................................... 5

2.4.

Phương pháp đo lường các đại lượng khảo sát .................................................................... 6

2.5.

Tiến hành thí nghiệm ............................................................................................................. 7

2.6.

Theo dõi quá trình thử nghiệm ............................................................................................. 8

2.7.

Đánh giá kết quả thí nghiệm .................................................................................................. 9

THỰC HÀNH .................................................................................................................................. 10
BÀI 1: PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM KẾT HỢP SÚNG BẬT NẨY XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ
CHỊU NÉN CỦA BÊ TÔNG XI MĂNG ........................................................................................... 10
1.

Phạm vi áp dụng: .................................................................................................................. 10

2.

Nguyên tắc chung của phương pháp: ................................................................................. 11

3.

Thiết bị và phương pháp đo: ............................................................................................... 12

4.

Tiến hành thí nghiệm: .......................................................................................................... 13

5. Kết quả thí nghiệm, nhận xét kết quả thí nghiệm .................................................................... 14
BÀI 3: THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH MỐI QUAN HỆ GIỮA LỰC – BIẾN DẠNG – ĐỘ VÕNG
TRÊN MÔ HÌNH DẦM GIẢN ĐƠN ................................................................................................ 16

C.

1.

Mục đích thí nghiệm ............................................................................................................. 16

2.

Mô hình thí nghiệm .............................................................................................................. 17

3.

Trình tự thí nghiệm .............................................................................................................. 19

4.

Tính toán xử lý số liệu .......................................................................................................... 20

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................................................ 22

1

Trần Công Tiến

Đường sắt đô thị - K55


GVHD: Lương Văn An

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHUYÊN MÔN

A. LÝ THUYẾT
1. VAI TRÒ VÀ NHIỆM VỤ CỦA CÔNG TÁC THÍ NGHIỆM VÀ
KIỂM ĐỊNH CHẤT LƯỢNG CÔNG TRÌNH
1.1.

Vai trò của công tác Thí nghiệm vật liệu và kiểm định chất lượng công
trình

Trong nhiều lĩnh vực khác nhau của KHCN nói chung cũng như của ngành xây
dựng GTVT nói riêng, vai trò của Thí nghiệm vật liệu (TNVL) và Thí nghiệm công
trình (TNCT) đã được khẳng định nhằm mục đích:
 Giải quyết các vấn đề của công nghệ và của thực tế sản xuất đòi hỏi như đánh
giá chất lượng của vật liệu của kết cấu công trình làm cơ sở cho công tác thiết

kế, thi công, nghiệm thu, bàn giao và khai thác v.v.
 Giải quyết và hoàn thiện những bài toán mà các phương pháp lý thuyết chưa
và không giải quyết được đầy đủ hoặc còn đang còn nằm trong ý tưởng cần
thăm dò.
Công tác TNVL và TNCT là nhiệm vụ bắt buộc để được sản phẩm có chất
lượng, đồng thời trong suốt thời gian thi công cho đến khi hoàn thành chúng ta
luôn kiểm soát được từng hạng mục công trình, giúp cho chúng ta phát hiện kịp
thời những khiếm khuyết, những lỗi trong giai đoạn thi công để điều chỉnh kịp
thời.
Nói tóm lại công tác TNVL và TNCT giúp cho chúng ta kiểm định và đánh
giá chất lượng công trình (KĐCLCT) dựa trên cơ sở khoa học thực tiễn và
khách quan, giải quyết và hoàn thiện những bài toán mà các phương pháp lý
thuyết chưa và không giải quyết được đầy đủ hoặc còn nằm trong ý tưởng cần
thăm dò, giúp hoàn thiện cho việ tính toán lý thuyết của kết cấu công trình được
chính xác hơn do các giả thiết khi tính toán gắn với thực tế khách quan hơn.

2

Trần Công Tiến

Đường sắt đô thị - K55


GVHD: Lương Văn An

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHUYÊN MÔN

1.2.

Nhiệm vụ cơ bản của TNVL và KĐCLCT

 Xác định, đánh giá khả năng làm việc và tuổi thọ của vật liệu và kết cấu
công trình:
 Đây là nhiệm vụ bắt buộc thường được tiến hành đối viới tất cả các vật
liệu xây dựng và kết cấu xây dựng trước khi đưa vào sử dụng và khai
thác.
 Khả năng làm việc thực của một kết cấu công trình mới xây dựng xong
sẽ được phản ánh trong công việc đánh giá chất lượng chúng thông qua
các kết quả thí nghiệm kiểm tra, được thực hiện trong quá trình xây dựng
và kết quả kiểm định trực tiếp trên công trình. Kết quả này là tài liệu liên
quan trong hồ sơ nghiệm thu bàn giao công trình.
 Công tác xác định và đánh giá khả nằng chịu lực cũng được tiến hành đối
cới những kết cấu công trình đã được khai thác quá lâu năm, chất lượng
đã bị giảm yếu theo thời gian, đối với các kết cấu công trình có yêu cầu
sửa chữa cải tạo, cũng như các công trình khi đưa vào khai thác với
nhiệm vụ thiết kế xây dựng ban đầu.
 Đề xuất và nghiên cứu các hình thức kết cấu mới, kết cấu đặc biệt vào việc
thiết kế XDCT:
Một trong những biện phép để tiến hành tìm kiếm một loại kết cấu mới, phù
hợp là dùng phương pháp nghiên cứu bằng thực nghiệm, vì nó cho phép xác
định nhanh được một hình thức kết cấu phù hợp, có ngay được những số liệu
cần thiết và tin cậy về tham số phù hợp, phục vụ trực tiếp cho việc thiết kế và
tính toán công trình. Kết quả trong những trường hợp chọn một dạng kết cấu có
sẵn lý thuyết tính toán nhưng khi đưa vào ứng dụng cho một công trình cụ thể
tùy thuộc vào tầm quan trọng của công trình và mức độ chặt chẽ của phương
pháp tính, cũng cần phải triển khi thực nghiệm từng phần hay toàn bộ kết cấu
để kiểm tra sự đúng đắn của phương pháp tính toán lý thuyết và tính khả thi của
công trình.

3

Trần Công Tiến

Đường sắt đô thị - K55


GVHD: Lương Văn An

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHUYÊN MÔN

 Nghiên cứu phát triển vật liệu mới, đánh giá chất lượng các loại vật liệu
đang sử dụng và tái sử dụng các loại vật liệu địa phương:
Quá trình nghiên cứu để hình thành một loại vật liệu mới thực chất là một
quá trình tiến hành thực nghiệm. Bởi vì vật liệu được công nhận để đưa vào sử
dụng trong XDCT cần phải có đủ các chỉ tiêu đặc trưng về cuòng độ biến dạng,
khối lượng riêng và tất cả các tính chất lý – hóa khác. Việc xác định số lượng
và chất lượng các đặc trưng đó chỉ có được thông qua quá trình tiến hành thí
nghiệm – thực nghiệm.
 Nghiên cứu phát minh những vấn đề mới:
Trong khoa học kỹ thuật chuyên ngành, trong cơ học vật rắn biến dạng, cơ
học công trình v.v mà nghiên cứu lý thuyết hoàn toàn chưa được giải quyết
hoặc chưa giải quyết đầy đủ tận gốc đòi hỏi phải có kết quả nghiên cứu thực
nghiệm để làm cơ sở cho việc đánh giá sự phù hợp của các giả thiết đứa ra và
xác nhận sự đúng đắn của kết quả nhận được từ nghiên cứu lý thuyết.

2. KHẢO SÁT CÔNG TRÌNH CHỊU TÁC DỤNG CỦA
TẢI TRỌNG TĨNH
2.1.

Nhiệm vụ thí nghiệm

 Thí nghiệm thử tải nghiệm thu công trình mới xây xong.
 Thí nghiệm thử tải đối với công trình đã và đang khai thác.
 Thí nghiệm kiểm tra các cấu kiện và kết cấu chế tạo hàng loạt.
 Các thí nghiệm nghiên cứu khoa học.

2.2.

Đối tượng thí nghiệm

 Những cấu kiện tiến hành thí nghiệm với mục đích kiểm tra chất lượng sản
phẩm, thường là những cấu kiện định hình, được sản xuất tại các nhà máy
cấu kiện bê tông đúc sẵn. Ở đây cấu kiện được chọn làm thí nghiệm là
những cấu kiện có chất lượng tốt nhất và xấu nhất trong nhóm sản phẩm.
Căn cứ để lựa chọn các đối tượng đó là các thông tin nhận được từ quá trình
khảo sát hiện trạng bằng phương pháp không phá hoại. Số lượng đối tượng

4

Trần Công Tiến

Đường sắt đô thị - K55


GVHD: Lương Văn An

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHUYÊN MÔN

thí nghiệm của một chủng loại kết cấu được quy định trong các tiêu chuẩn
kiểm định quốc gia.
 Những cấu kiện cần tiến hành thí nghiệm để làm sáng tỏ các yêu cầu trong

quá trình kiểm định các công trình đã xây dựng xong hoặc các kết cấu công
trình đang thi công. Lưu ý khi chọn đối tượng:
 Số lượng phần tử kết cấu cần đặt tải phải là tối thiểu.
 Thí nghiệm cần phải bao quát tất cả những dạng cơ bản của các phần
tử chịu lực trong công trình.
 Chọn những kết cấu có sơ đồ làm việc rõ ràng nhất và tĩnh định hoặc
các kết cấu đứng riêng lẻ không có liên hệ với các bộ phận khác của
công trình, vì khi tồn tại những liên hệ đó sẽ làm sai lệch trạng thái
làm việc của đối tượng khảo sát.
 Đối tượng được chọn trong công trình bị sự cố kỹ thuật, bị hư hỏng do các
tác nhân bên ngoài là những kết cấu bị hư hỏng nhiều nhất trong công trình.
 Đối tượng thí nghiệm dùng trong nghiên cứu khoa học thường được thiết kế và
chế tạo theo các yêu cầu riêng phục vụ cho mục đích của vấn đề nghiên cứu.
2.3.

Tải trọng thí nghiệm

2.3.1. Yêu cầu
 Có thể cân đong đo đếm và đảm bảo được độ chính xác cần thiết;
 Có khả năng đáp ứng và tính chính xác giá trị lực yêu cầu;
 Truyền trực tiếp và đầy đủ các giá trị của tải trọng lên kết cấu thí
nghiệm;
 Trị số tải trọng phải ổn định khi tác dụng lâu dài và không chịu ảnh
hưởng của môi trường;
2.3.2. Hình thức
 Hình thức phân bố: Tải trọng thí nghiệm thường có cường độ không
lớn nhưng được rải đều trên những vùng rộng hay toàn bộ bề mặt chịu
lực của đối tượng.

5

Trần Công Tiến

Đường sắt đô thị - K55


GVHD: Lương Văn An

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHUYÊN MÔN

 Hình thức tập trung: Loại tải trọng này thường có cường độ lớn, tác
dụng riêng lẻ tại một vị trí chật hẹp hoặc tại một điểm xác định trên
đối tượng nghiên cứu.
 Tải trọng phân bố tĩnh:
Các biện pháp gây ra tải trọng:
 Vật liệu rời.
 Viên khối vật liệu.
 Gia tải trọng bằng nước.
 Tải trọng phân bố qua hệ dầm truyền tĩnh định.
 Tải trọng tập trung.
 Gây tải trọng bằng phương pháp treo vật nặng.
 Gây tải trọng bằng các thiết bị căng kéo.
 Gây tải trọng bằng kích thủy lực.
2.4.

Phương pháp đo lường các đại lượng khảo sát

2.4.1. Phương pháp đo độ võng trên kết cấu chịu uốn
 Một số phương pháp đo
 Đo bằng cơ: Bách phân kế, máy thủy bình, ống bọt nước chuyên dùng.

 Đo bằng điện.
 Nguyên tắc bố trí điểm đo: Đo tại mặt cắt có độ võng lớn nhất.
2.4.2. Phương pháp đo biến dạng
 Một số phương pháp đo
 Đo bằng Tenzomet cơ học
 Đo bằng Tenzomet cảm biến điện trở
 Nguyên tắc bố trí điểm đo
 Đo biến dang trong trường hợp kết cấu chịu trạng thái ứng suất một
trục: Dụng cụ đo bố trí tại những điểm có biến dạng lớn trên tiết diện
quan sát.
 Khi lực tác dụng đúng tâm chỉ cần bố trí một Tenzomet
 Khi có tác dụng đồng thời cả momen uốn và lực dọc hay lực dọc
đặt lệch tâm:
6

Trần Công Tiến

Đường sắt đô thị - K55


GVHD: Lương Văn An

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHUYÊN MÔN

+ Nếu biết momen hoặc lực đặt lệch tâm nằm trong trục đối xứng
nào đó của tiết diện khảo sát thì phải bố trí không ít hớn hai
Tenzomet
+ Nếu momen uốn hoặc lực đặt lệch tâm tác dụng bất kỳ, bắt
buộc trên tiết diện khảo sát phải có ba Tenzomet thì mới xác định
được 3 ẩn số của nội lực N, Mx và My.

 Do biến dạng trên những kết cấu chịu trạng thái ứng suất phẳng
Tại mỗi điểm khảo sát cần bố trí một số Tenzomet theo các phương khác
nhau để tạo thuận tiện cho việc lắp đặt. Số lượng các phần tử cảm biến tại
một điểm đo tùy theo mục đích nghiên cứu:
 Trường hợp 1: Phương của ứng suất chính tại điểm khảo sát đã biết.
Cần có ít nhất 2 phần tử cảm biến nằm trên 2 phương ứng suất chính
đã biết, thẳng góc với nhau.
 Trường hợp 2: Phương của ứng suất chính hoàn toàn chưa biết.
 Do biến dạng ở trạng thái ứng suất khối (ba trục).
 Thường xuyên xuất hiện trọng các công trình lớn như trụ cầu, đê đập,
các công trình thủy nông,…đối với trường hợp này, ưu việt lớn nhất là
dùng Tenzomet kiểu dây rung đặt trước công trình trong khi thi công.
2.5.

Tiến hành thí nghiệm

2.5.1. Những điều cần biết trước khi tiến hành thí nghiệm
 Các dụng cụ phải được lắp đúng, ổn định, chắc chắn, làm việc bình
thường;
 Các thiết bị đo phải được bảo vệ, che chắn;
 Sự ảnh hưởng dao động nhiệt của môi trường qua thời gian đếm số đo
trên các dụng cụ đo bằng cách khảo sát số đo giữ trên dụng cụ đo qua
một ngày đêm khi kết cấu chưa chịu tải;
 Khả năng dễ dàng đọc số đo trên tất cả dụng cụ đo;
 Ghi kí hiệu và số thứ tự các dụng cụ đo theo từng chủng loại;
 Bề mặt của đối tượng tại vùng dễ xuất hiện vất nứt cần phải làm
trắng;
7

Trần Công Tiến

Đường sắt đô thị - K55


GVHD: Lương Văn An

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHUYÊN MÔN

 Các biện pháp an toàn đối với toàn bộ hệ thống và người thí nghiệm;
2.5.2. Gia tải trọng kiểm tra ban đầu
Mục đích là để kiểm tra sự hoạt động của toàn bộ hệ thống thiết bị đã chuẩn
bị như sự làm việc của đối tượng, độ ổn định của hệ thống tải trọng, sự chuyển
động chính xác của dụng cụ đo.
2.5.3. Ghi chép số đọc trên thiết bị đo
Sau khi hoàn thành chất và dỡ cấp tải thử, thí nghiệm chính thức được bắt
đầu bằng việc đọc và ghi số liệu trên tất cả các thiết bị đo. Trong khảo sát thực
nghiệm, yêu cầu có tính nguyên tắc là các số đọc trên các thiết bị đo được sử dụng
trên đối tượng phải được ghi lại trong cùng một thời điểm. Điều này có thể đáp
ứng được khi sử dụng toàn bộ thiết bị đo ghi tự động.
Ngoài việc đọc các số liệu trên các thiết bị đo khi tiến hành thí nghiệm còn
phải chú ý lấy số liệu về thời gian và điều kiện thí nghiệm
2.5.4. Quan sát trạng thái của đối tượng khi chịu tải.
Trước khi bắt đầu thí nghiệm, chúng ta phải đánh dấu tất cả những khuyết
điểm, nứt mẻ, hư hỏng trên mặt ngoài của kết cấu. Sau mỗi cấp tải trọng tác dụng
cần khảo sát lại tất cả những khuyết tật có thể đánh dấu để có thể nhận xét về khả
năng phát triển của chúng và phát hiện thêm những hư hỏng mới.
Trong quá trình chất tải trọng và kết thúc thí nghiệm cần ghi lại bằng hình
ảnh, đặc biệt là những vị trí kết cấu bị hư hỏng phá hoại. Các hình ảnh đó là tài liệu
rất quan trọng để chứng minh và giải thích sự đúng đắn cũng như độ tin cậy với
kết quả thí nghiệm.

2.5.5. Kỹ thuật an toàn khi thí nghiệm tải trọng tĩnh
Dưới đối tượng thí nghiệm thường đặt trên các dàn hay trụ để đỡ khi có sự
cố với điều kiện là các phương tiện không được tiếp xúc và không làm ảnh hưởng
đến chuyển vị tự do của kết cấu thí nghiệm khi chịu tải.
2.6.

Theo dõi quá trình thử nghiệm

8

Trần Công Tiến

Đường sắt đô thị - K55


GVHD: Lương Văn An

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHUYÊN MÔN

2.7.

Đánh giá kết quả thí nghiệm
Đánh giá kết quả thí nghiệm tĩnh tiến hành trên cơ sở phân tích toàn diện và

so sánh với kết quả tính toán lý thuyết theo các tham số đã được khảo sát, đo đạc
thực tế về đặc trưng hình học, vật liệu và trạng thái đối tượng kiểm tra.
Sự đánh giá đầy đủ nhất chỉ có thể nhận được khi có kết quả về khả năng
chịu lực cuối cùng của đối tượng thí nghiệm. Lúc này mới có thể làm sáng tỏ
những vấn đề cơ bản sau:
 Nguyên nhân làm mất khả năng chịu lực của kết cấu.

 Độ sai lệch giữa tải trọng tính toán và tải trọng phá hoại thực tế.
 Sự tương ứng của các tham số chuyển vị và biến dạng trong thời gian
thí nghiệm với kết quả lý thuyết.

9

Trần Công Tiến

Đường sắt đô thị - K55


GVHD: Lương Văn An

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHUYÊN MÔN

B. THỰC HÀNH
BÀI 1: PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM KẾT HỢP SÚNG BẬT NẨY XÁC
ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA BÊ TÔNG XI MĂNG
1. Phạm vi áp dụng:
 Cho các loại cấu kiện, kết cấu bê tông của công trình xây dựng dân dụng và công
nghiệp trong các trường hợp:
- Không xây dựng được biểu đồ chuẩn dùng để xác định cường độ nén của bê tông
bằng phương pháp không phá hoại.
- Không có mẫu khoan lấy từ các loại cấu kiện, kết cấu xây dựng để xác định cường
độ bê tông.
 Không sử dụng phương pháp này để xác định cường độ chịu nén của bê tông trong
những trường hợp sau:
- Bê tông có cường độ nén nhỏ hơn 10MPa hoặc lớn hơn 35MPa;
- Bê tông sử dụng các loại cốt liệu có đường kính lớn hơn 70mm;
- Bê tông bị nứt, rỗ, hoặc có các khuyết tật;

- Bê tông bị phân tầng hoặc là hỗn hợp của nhiều loại bê tông khác nhau;
- Bê tông có chiều dày theo phương thí nghiệm nhỏ hơn 100mm.
 Phép đo vận tốc xung siêu âm trong bê tông (đo khoảng thời gian truyền từ đầu phát
đến đầu thu) có thể được áp dụng:
- Xác định độ đồng nhất của bê tông trong hoặc giữa cấu kiện.
- Xác định các khuyết tật.
- Xác định chiều sâu vết nứt bề mặt của cấu kiện bê tông.
- Xác định sự biến đổi các tính chất (cường độ…) theo thời gian.
- Xác định mối tương quan giữa tốc độ truyền xung siêu âm và cường độ của bê
tông.
- Xác định mô đun đàn hồi và hệ số biến dạng ngang động của bê tông. Đối với
phương pháp này cường độ chịu nén của bê tông được xác định trên cơ sở xây
dựng trước mối quan hệ giữa cường độ nén của các mẫu bê tông trên máy nén
(R) và trị số bật nẩy trung bình (n) trên súng bât nẩy nhận được từ kết quả thí
nghiệm trên cùng mẫu thử.
10

Trần Công Tiến

Đường sắt đô thị - K55


GVHD: Lương Văn An

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHUYÊN MÔN

2. Nguyên tắc chung của phương pháp:
 Phương pháp xác định cường độ nén dưạ trên mối tương quan giữa cường độ nén của
bê tông (R) với hai số đo đặc trưng của phương pháp không phá hoại là vận tốc xuyên
(v) của siêu âm và độ cứng bề mặt của bê tông qua trị số n được đo trên súng thử bê

tông loại bật nảy (quan hệ R-v, n). Ngoài ra còn sử dụng các số liệu kĩ thuật có liên
quan đến thành phần bê tông.
 Cường độ chịu nén của bê tông xác định bằng biểu đồ hoặc bảng tra thông qua vận tốc
siêu âm và trị số bật nảy đo được trên bê tông cần thử. Một số thành phần đặc trưng của
bê tông tiêu chuẩn được quy định như sau:
- Xi măng pooc lăng PC30
- Hàm lượng xi măng là 350 kg/m3
- Cốt liệu lớn: đá dăm với đường kính lớn nhất Dmax = 40 mm
- Cốt liệu nhỏ: cát vàng có Mn từ 2,0 đến 3,0
 Nếu bê tông cần thử có thành phần khác với bê tông tiêu chuẩn thì cường độ chịu nén
của bê tông được hiệu chỉnh bằng các hệ số ảnh hưởng.
 Để xác định được cường độ chịu nén của bê tông cần thử phải có các số liệu kĩ thuật
liên quan đến thành phần bê tông thử: loại xi măng, hàm lượng xi măng sử dụng cho
1m3 bê tông, loại cốt liệu lớn và Dmax.
 Trong trường hợp có mẫu lưu, cần sử dụng kết hợp mẫu lưu để xác định cường độ nén
của bê tông. Tổng số mẫu lưu không ít hơn 6 mẫu.
 Khi không có đầy đủ những số liệu kĩ thuật lien quan đến thành phần bê tông cần thử
thì kết quả thu được chỉ mang tính chất định tính.
Nguyên lý: Một xung điện chuyển thành dao động từ đầu phát tiếp xúc với bề mặt
bê tông của mẫu thử truyền qua đoạn đường từ đầu phát đến đầu thu đã biết trong bê tông
được nghịch đảo thành tín hiệu ở đầu thu. Chuyển mạch điện và bộ đếm thời gian xác định
thời gian truyền T của dao động từ đầu phát đến đầu thu.

11

Trần Công Tiến

Đường sắt đô thị - K55

GVHD: Lương Văn An

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHUYÊN MÔN

Tốc độ truyền xung V (km/s hoặc m/s) được tính bằng:
V = L/T
Trong đó: L là chiều dài đường truyền, T là thời gian truyền.
Khi xung được truyền từ đầu phát vào trong bê tông một phần được phản xạ (dội
lại) từ biên của các loại vật liệu khác nhau trong bê tông, phần khác nhiễm xạ thành các
sóng dọc (nén) và ngang (cắt) truyền trong bê tông.
3. Thiết bị và phương pháp đo:
- Để xác định vận tốc siêu âm, cần tiến hành đo hai đại lượng khoảng cách truyền
xung siêu âm và thời gian truyền xung siêu âm.
- Đo thời gian truyền xung siêu âm bằng các máy đo siêu âm. Sai số đo không được
vượt quá giá trị ∆ tính theo công thức sau:
∆ = 0.01t + 0.1
Trong đó: t là thời gian truyền xung siêu âm (µs).
- Vận tốc siêu âm (v) được tính theo công thức :

v

L
.103
T

Trong đó : t là thời gian truyền của xung siêu âm tính bằng µs.
L :Khoảng cách truyền xung giữa 2 đầu thu-phát (mm)
v : Vận tốc truyền xung siêu âm (µs)
- Đo khoảng cách truyền xung siêu âm bằng các dụng cụ đo dài sai số không được
vượt quá 0.5% độ dài cần đo.

- Thiết bị sử dụng để xác định độ cứng bề mặt của bê tông: Súng thử bê tông loại bật
nảy thông dụng (N) với năng lượng va đập từ 0.225kgm – 3kgm. Trong bài thí
nghiệm này sử dụng loại sung SCHMIDT – N hoặc NR có năng lượng va đập E =
2.205N.m

12

Trần Công Tiến

Đường sắt đô thị - K55


GVHD: Lương Văn An

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHUYÊN MÔN

4. Tiến hành thí nghiệm:
- Mẫu thử đã được chuẩn bị sẵn: 02 mẫu thử kích thước 15 x 15 x 60 cm được đúc
sẵn có thành phần cấp phối như sau:
+ Xi măng Pooc lăng PC40
+ Hàm lượng xi măng 375 kg/m3
+ Cốt liệu lớn: Đá dăm Dmax = 20 mm
- Xác định vận tốc siêu âm xuyên: Trên chiều dài mỗi mẫu xác định 5 vùng thí nghiệm
xác định vận tốc siêu âm truyền qua theo chiều kích thước 15cm (xác định 5 giá trị
vận tốc siêu âm).
- Xác định chỉ số bật nẩy: Đối với mỗi vùng thí nghiệm trên mặt mẫu phải tiến hành
thí nghiệm không ít hơn 16 điểm, có thể loại bỏ 3 giá trị dị thường lớn nhất và 3 giá
trị dị thường nhỏ nhất còn lại 10 giá trị lấy giá trị trung bình. Giá trị bật nảy xác định
chính xác đến 1 vạch chia trên thang chỉ thị của súng bật nẩy.
- Xác định các hệ số ảnh hưởng: C1, C2, C3 và C4. Tra bảng theo tiêu chuẩn

- Tra bảng hoặc biểu đồ xác định cường độ nén của bê tông.
+ Xác định hệ số ảnh hưởng dùng để xét đến sự khác nhau giữa thành phần của bê
tông vùng thử và bê tông tiêu chuẩn Co:
Co = C1xC2xC3xC4
+ C1 là hệ số ảnh hưởng của mác xi măng sử dụng để chế tạo cấu kiện lấy theo bảng
3: ứng với mác xi măng là PC40: C1 = 1.04
+ C2 là hệ số ảnh hưởng của hàm lượng xi măng sử dụng cho 1m3 bê tông lấy theo
bảng 4: 375kg/m3 nội suy tương ứng ta được C2 = 1.03
+ C3 là hệ số ảnh hưởng của loại cốt liệu lớn sử dụng để chế tạo bê tông lấy theo
bảng 5: ứng với loại cốt liệu lớn là đá dăm, v > 4400m/s C3 = 1.00
+ C4 là hệ số ảnh hưởng của đường kính lớn nhất của cốt liệu lớn sử dụng để chế tạo
bê tông lấy theo bảng 6: ứng với đường kính lớn nhất cốt liệu là 20mm suy ra C4 =
1.03.
Suy ra: Co = 1.04 x 1.03 x 1 x 1.03 = 1.103

13

Trần Công Tiến

Đường sắt đô thị - K55


GVHD: Lương Văn An

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHUYÊN MÔN

- Khi thí nghiệm,trục sung phải nằm theo phương ngang góc α =00 và vuông góc với
bề mặt cấu kiện. Nếu phương của súng tạo với phương ngang 1 góc α thì trị số bật
nẩy đo được trên súng phải được hiệu chỉnh theo công thức:
n = n1 + ∆n

Trong đó : n là trị số bật nẩy của điểm kiểm tra.
n1 là trị số đo được trên súng.
∆n là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào góc α.

-

5. Kết quả thí nghiệm, nhận xét kết quả thí nghiệm
Kết quả thí nghiệm bằng máy siêu âm
Bảng kết quả xác định vận tốc (v) bằng máy siêu âm

TT

Khoảng
cách

Thời gian

Vận tốc

Vận tốc
trung bình

(m)

(μs)

(m/s)

(m/s)

1

0.15

35.6

4214

2

0.15

35.5

4225

3

0.15

35.7

4202

4

0.15

35.2

4261

5

0.15

34.6

4335

1

0.12

32.1

3738

2

0.12

34.4

3488

3

0.12

33.8

3550

4

0.12

34.5

3478

5

0.12

32.5

3692

Vùng
kiểm tra

Mẫu
M1

Mẫu
M2

4247

3589

14

Trần Công Tiến

Đường sắt đô thị - K55


GVHD: Lương Văn An

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHUYÊN MÔN

- Kết quả thí nghiệm bắn súng
Bảng kết quả trị số bật nẩy (n) của điểm kiểm tra

TT

Mẫu
M1

Mẫu
M2

Trị số
bật nảy
(vạch)
30
31

29
34
38
39.5
30.5
40
38
37.5
34
36
30.5
35
40
38.5
37
35
33
38.5

Kết quả bắn súng
Trị số bật nảy
Góc
hiệu chỉnh
bắn
góc bắn
(độ)
(vạch)
-90
33.5
-90

34.5
-90
32.5
-90
37.5
-90
41.5
-90
43
-90
34
-90
43.5
-90
41.5
-90
41
-90
37.5
-90
39.5
-90
34
-90
38.5
-90
43.5
-90
42
-90

40.5
-90
38.5
-90
36.5
-90
42

Trị số bật
nảy trung
bình
(vạch)

Các hiệu số hiệu
chỉnh C
C=C1×C2×C3×C4

38.25

C1 =1.04
C2 =1.03
C3 =1
C4 =1.03
C=1.103

39.25

C1 =1.04
C2 =1.03
C3 =1

C4 =1.03
C=1.103

Tra bảng 7 trong tiêu chuẩn TCVN 9335 -2012 ta xác định được cường độ chịu
nén tiêu chuẩn như sau: Căn cứ vào kết quả đo cho thấy các giá trị vận tốc và chỉ
số bật nẩy đều vượt quá bảng tra theo chiều lớn hơn, như vậy các giá trị cường độ
chịu nén tra bảng đều > 35MPa

15

Trần Công Tiến

Đường sắt đô thị - K55


GVHD: Lương Văn An

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHUYÊN MÔN

Mẫu

Vận tốc (m/s)

n tổng hợp

R tc (MPa)

M1

4247

38.25

>35

M2

3589

39.25

>35

Nhận xét, kết luận:
- Từ các kết quả về vận tốc siêu âm ( v >4500 m/s và trị số súng bật nẩy (n>35 vạch)
nên ta có thể kết luận là cường độ bê tông lớn hơn 350 kg/cm2 (35 Mpa).
- Nếu vẫn muốn xác định cường độ chịu nén của mẫu theo phương pháp không phá
hoại này thì ta tiến hành xây dựng thêm biểu đồ ,khi đó đã biết cấp phối ta trộn hỗn
hợp bê tông theo cấp phối này đúc các mẫu ,sau 28 ngày tuổi đi siêu âm bắn súng
.sau đó mang chính mẫu ấy đi nén được giá trị cường độ nén.từ các số liệu ta được
các quan hệ và vẽ thêm biểu dồ.
- Phương pháp xác định cường độ nén của bê tông bằng sóng siêu âm và súng bật nảy
mang tính tương đối.
- Phương pháp này có ưu điểm là không phá hoại mẫu, đánh giá được cường độ của
toàn bộ cấu kiện bê tông.
- Nhưng nhược điểm là có các sai số đo: thiết bị đo, bề mặt của cấu kiện, trình độ của
người thí nghiệm…do vậy kết quả chỉ mang tính chất tương đối.

BÀI 3: THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH MỐI QUAN HỆ GIỮA LỰC –
BIẾN DẠNG – ĐỘ VÕNG TRÊN MÔ HÌNH DẦM GIẢN ĐƠN

1. Mục đích thí nghiệm
- Nghiên cứu quy luật phân bố nội lực trong giới hạn đàn hồi của mô hình dầm
giản đơn chịu tác dụng của tải trọng tĩnh tập trung.
- Xác định các giá trị ứng suất, biến dạng tương đối của đối tượng khi chịu lực và
độ võng tổng thể của dầm giản đơn ứng với các cấp tải trọng.

16

Trần Công Tiến

Đường sắt đô thị - K55


GVHD: Lương Văn An

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHUYÊN MÔN

- Làm quen với phương pháp thí nghiệm kiểm tra xác định khả năng chịu tải của
một dầm giản đơn, biết cách tính toán các giá trị ứng suất độ võng tại các mặt
cắt của dầm chịu tải trọng của tải trọng tĩnh tập trung.
- Biết cách sử dụng các thiết bị đo để xác định các giá trị ứng suất biến dạng và
độ võng bằng phương pháp thực nghiệm.
2. Mô hình thí nghiệm
 Mô hình thí nghiệm:
 Dầm thí nghiệm được chọn là dầm thép định hình I100. Các kích thước
hình học như sau: Ltt = 2000mm, H = 100mm, F = 12 cm2, Jx = 198 cm4,
Wx = 39,7 cm3.
 Dầm được kê trên hai gối vvà được tạo lực từ 2 điểm đối xứng cách đều
2 gối. Sơ đồ làm việc của dầm như một dầm giản đơn chịu 2 lực tập
trung.

60

P/2

P/2

200
Sơ đồ thí nghiệm mô hình dầm giản đơn

 Xác định tải trọng thí nghiệm:
P thay đổi từ 0kg, 40kg, 80kg, 120kg, 160kg, 200kg.
 Tính toán các giá trị lý thuyết:
 Tính toán khả năng chịu lực của dầm, xác định tải trọng thí nghiệm. Sau
khi chọn được tải trọng thí nghiệm P = 200kg thì ta tiến hành thí nghiệm.
 Tính ứng suất. Ta có công thức tính ứng suất

𝑀
𝜎
=
𝐽𝑥
𝑦
Trong đó:

+ M là momen uốn có tác dụng tại mặt cắt gắn đầu do
biến dạng.
+ b là khoảng cách giữa 2 điểm đặt lực tập trung.
17

Trần Công Tiến

Đường sắt đô thị - K55


GVHD: Lương Văn An

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHUYÊN MÔN

+ Jx là momen quán tính trục chịu uốn của mặt cắt.
+ 𝜎 là ứng suất tại bề mặt cắt cắt gần đầu đo.
+ y là khoảng cách từ trục trung hòa đến bề mặt mặt gắn
đầu đo lấy y =

ℎ
2

 Tính toán độ võng: Ta sử dụng phương pháp nhân biểu đồ Vê-rê-sa-ghin
hoặc theo nguyên lý sức bền vật liệu, các phần mềm tính toán khác.

70

60

70

M
35.P

35.P
1

700

600

700
Mk

30

50

Ta có:
 1 
l   .Mp.Mk  .
 EJ 
1  (35  50).30
1
2
 1 

l    . Mp.Mk   2.
.  35P  .70.35. .35P 

EJ 
2
2
3
 EJ 


Trong đó ta có:
E= 2.1× 106 ( kg/cm2). J= 198cm4. Ta được: l  3.52133 104.P (cm)
Từ các tính toán ta tính ra được đô võng 𝛿 = 0,00352133𝑃 (𝑚𝑚)
18

Trần Công Tiến

Đường sắt đô thị - K55


GVHD: Lương Văn An

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHUYÊN MÔN

 Bố trí thiết bị đo và thiết bị gia tải
 Mô hình thí nghiệm được bố trí tại nhà A10. Tải trọng được chất bằng
các quả cân 10kg và 5kg.
 Lắp đặt thiết bị đo: Các thiết bị đo được bố trí tại mặt cắt giữa dầm
+ Thiết bị đo ứng suất: Sử dụng thiết bị đo biến dạng TDS 302 với
đầu đo điện trở Đatric R = 120 Ω và các Tenzomet cơ học sử dụng
đồng hồ Thiên phân kế 0.001 mm với chiều dài chuẩn đo L0 =
200mm. Cánh dưới của đáy dầm (đáy dầm) và cánh trên của dầm
(đỉnh dầm) được bố trí 2 điểm đo ứng suất: 1 điểm Tenzomet cơ học
và 1 điểm điện tử TDS 302. Tổng số 4 điểm đo ứng suất
+ Thiết bị đo độ võng: Sử dụng đầu đo LVDT kết hợp với máy đo
biến dạng TDS 302 và các đồng hồ đo võng bằng Bách phân kế
0.01mm hành trình 30mm. Tổng số 2 điểm đo độ võng: 1 điểm đo
điện tử TDS 302 + LVDT và 1 điểm cơ học BPK hành trình 30mm.
3. Trình tự thí nghiệm
 Xác định tải trọng thí nghiệm

 Căn cứ vào đặc trưng hình học của dầm thí nghiệm xác định khả năng
chịu tải của dầm.
 Trong thí nghiệm, để đảm bảo vật liệu của dầm làm việc trong giới hạn
đàn hồi chọn tải trong thí nghiệm P tương đường 50% khả năng chịu ải
của dầm.
 Theo tính toán, và căn cứ vào tải trọng có sẵn trong Phòng TN Công
trình, với dầm thí nghiệm chọn tải trọng thử P = 300kg.
 Xác định cấp gia tải
 Căn cứ vào độ nhạy của thiết bị đo và để tiện theo dõi kết quả thí
nghiệm, tải trọng thí nghiệm được chia thành các cấp gia tải như sau: 0P,
0.2P, 0.4P, 0.6P, 0.8P và 1.0P

19

Trần Công Tiến

Đường sắt đô thị - K55


GVHD: Lương Văn An

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHUYÊN MÔN

 Các bước tiến hành
 Lắp đặt các thiết bị thí nghiệm.
 Gia tải với cấp tải 0.2P, quan sát các thiết bị đo và của toàn bọ mô hình
thí nghiệm. Nếu phát hiện sự cố cần điều chỉnh lại. Nếu chúng làm việc
bình thường thì hạ tải về không. Đọc và ghi lại các số liệu ban đầu (
tương ứng tải trọng P = 0) tại các dụng cụ đo và biểu mẫu ghi số liệu thí
nghiệm.

 Tiến hành tác dụng tải trọng theo từng cấp. Sau khi chất đủ tải, tại mỗi
cấp lực dừng 5 phút để đọc và ghi tài liệu vào mẫu ghi số liệu thí nghiệm.
 Sau khi đọc số liệu đo tương ứng với cấp tải trọng cuối cùng thì tiến hành
hạ tải về không. Quá trình hạ tải phải thực hiện theo từng cấp ngược với
quá trình chất tải và cũng ghi lại các số liệu tương ứng để có nhận xét của
sự làm việc thuận nghịch.
 Thực hiện quá trình chất tải và hạ tải theo từng cấp lực 3 lần.
4. Tính toán xử lý số liệu
 Số liệu thí nghiệm
- Bảng ghi kết quả thí nghiệm nhóm 2
o Số liệu đo độ võng

o Kết quả đo

20

Trần Công Tiến

Đường sắt đô thị - K55


GVHD: Lương Văn An

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHUYÊN MÔN

Quan hệ Lực và Độ võng
1.6

Độ võng (mm)

1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

Lực (kN)
o Số liệu đo biến dạng

o Kết quả biến dạng

 Nhận xét kết luận:
- Độ sai lệch giữa lý thuyết và thực nghiệm được xác định như sau:
S

N tn  N lt
.100 %.
N lt

- Sai số giữa lí thuyết và thực nghiệm trên có thể lí giải do 1 số nguyên nhân
sau:

21

Trần Công Tiến

Đường sắt đô thị - K55


GVHD: Lương Văn An

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHUYÊN MÔN

 Khi tính toán lý thuyết là ta tính cho “kết cấu thanh” nên tại giữa dầm chỉ
chịu kéo, trong khi thực tế làm việc thì luôn phân ra 2 vùng (Vùng trên
chịu nén và vùng dưới chịu kéo).
 Dụng cụ thí nghiệm không chính xác (do để quá lâu ngày hoặc đã sử dụng
nhiều lần, hoặc ngay cả khi là đồ dùng loại tốt nhất cũng không thể chính
xác 100% được).
 Do trong quá trình đọc kết quả ta đọc không ngang tầm mắt, đọc không
đúng cách dẫn đến lệch số và sai sót.
 Thao thác máy chưa thành thạo, ghi chép số liệu chưa chính xác (do mắt
đọc).
 Do làm tròn số trong quá trình tính toán. ( kết quả thường ra những số vô

tỉ nên ta k thể viết hết mà phải làm tròn).
 Do sai sót trong tiến trình thí nghiệm như đặt dụng cụ không đúng vị trí.
 Do địa điểm thí nghiệm (đo trọng lực thì sẽ có bị ảnh hưởng của địa hình
và địa điểm).
 Do mẫu thí nghiệm ( Dầm thép I100) với các chỉ số hình học không sát với
thực tế.
 Do môđun đàn hồi của vật liệu (E=2,1x106kg/cm2) Có thể E của vật liệu
chưa đạt đến giá trị đó.
 Kết luận: Các sai sót về chủ quan ta có thể khắc phục nhưng riêng sai số do hệ
thống (thuộc về máy móc kĩ thuật) thì cần sửa chữa máy móc thiết bị. Vậy nên
sai sót là không thể tránh khỏi.

C.KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Qua học phần thí nghiệm chuyên môn này, em thấy những điều em được
học và được làm rất thiết thực với bản thân em. Những kiến thức đó đã giúp em
hiểu được phần nào công việc sau này mà em phải làm. Em mong nhà trường và
bộ môn có thể tạo điều kiện và đầu tư thêm nhiều trang thiết bị hơn nữa để công
việc truyền đạt kiến thức đến với chúng em được dễ dàng và chuyên sâu hơn.

22

Trần Công Tiến

Đường sắt đô thị - K55