Thuyết minh chuyên đền công nghệ xây dựng

CHUYÊN ĐỀ CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG


Câu hỏi: Sinh viên trình bày hiểu biết của mình về thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo ( ft ) và modun đàn hồi kéo nén
( E ) của bê tông.
A. Thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo (f t) là :
- Cường độ là chỉ tiêu cơ học quan trọng, là một đặc trưng cơ bản của bê tông, phản ánh khả năng của vật liệu. Thường căn cứ vào cường
độ để phân biệt các loại bê tông.

- Cường độ của bê tông phụ thuộc vào thành phần và cấu trúc của nó. Để xác định cường độ của bê tông phải làm thí nghiệm, thí nghiệm phá
hủy mẫu là phương pháp xác định cường độ một cách trực tiếp và dùng phổ biến. Ngoài ra có thể dùng các phương pháp gián tiếp như siêu âm,
ép lõm viên bi trên bề mặt bê tông và có thể thực hiện trên kết cấu.


- Cường độ chịu kéo của bê tông khống chế vết nứt và ảnh hưởng đến các tính chất khác của bê tông như: độ cứng, khả năng dính bám với
cốt thép, độ bền. Cường độ chịu kéo còn liên quan đến ứng xử của bê tông dưới tác dụng của lực cắt.

- Bê tông cường độ cao thì cường độ chịu kéo cũng cao hơn. Tất cả các thử nghiệm mẫu đều xác nhận điều đó từ 30 ÷ 60% tùy theo thành
phần của bê tông cường độ cao. Việc cải thiện chất lượng của vùng chuyển tiếp giữa hồ xi măng và cốt liệu có thể đóng vai trò quan trọng
trong việc gia tăng này.

Tuy nhiên cường độ chịu kéo của bê tông cường độ cao tăng chậm hơn so với tốc độ tăng cường độ chịu kéo.

- Cường độ chịu kéo của bê tông được xác định bằng thí nghiệm kéo dọc trục hoặc thí nghiệm gián tiếp như kéo uốn, kéo bửa.


THÍ NGHIỆM KÉO MẪU BÊ TÔNG



1. Cường độ chịu kéo dọc trục.

- Cường độ chịu kéo dọc trục của bê tông rất khó xác định, do đó các số liệu rất hạn chế và thường rất khác nhau, Nhưng phần lớn mọi
người cho rằng cường độ chịu kéo dọc trục của bê tông bằng khoảng 10% cường độ chịu nén.

- Các nghiên cứu của trường Đại học Delft trên mẫu đường kính 120m ( 4.7 inch), chiều dài 300mm(11,8 inch), có cùng cường
độ với điều kiện bảo dưỡng khác nhau. Kết quả cho thất cường độ chịu kéo của mẫu bảo dưỡng ẩm cho kết quả cao hơn khoảng
18% so với mẫu bảo dưỡng khô. Các nghiên cứu của trường Đại học Northwestern với các loại bê tông khác nhau có cường độ
đến 48 MPa cho thấy cường độ chịu kéo dọc trục có thể biểu diễn theo cường độ chịu nén.


Ta có: f’t = 0.65

'

f =c0.54
(psi) hay f’t

(Mpa)

f 'c

Theo tiêu chuẩn Anh (BS 8007: 1987) thì:

f’t = 0.12 (f’c) 0.7

- Chưa có số liệu nào về cường độ chịu kéo dọc trục của bê tông có cường độ chịu nén đạt 55Mpa.


2. Cường độ chịu kéo gián tiếp:
- Cường độ chịu kéo gián tiếp được xác định thông qua thí nghiệm kéo bửa hoặc thí nghiệm kéo uốn

+ Cường độ kéo bửa:
Theo ACI 363, cường  độ kéo bửa của bê tông nặng có quan hệ với cường độ chịu nén theo công thức [6] ta có:

fct = 7.4

'
(psi) với
c bê tông  có cường  độ 3000  – 12000 psi Hay: f ct = 0.59 (MPa) với bê tông  có cường  độ 21 – 83 MPa

f

f c'


Theo Shah và Ahmad thì công thức là: 

fct = 4.34(f’c)

0.55

(psi)

với bê tông  có cường  độ < 1200 (psi)

Hay:

      fct = 0.462(f’c)

0.55 

(MPa)

với bê tông  có cường  độ < 83MPa

Cường  độ chịu kéo của bê tông dùng muội silíc cũng có quan hệ với cường độ chịu nén như đối với các loại bê tông
khác.


+ Cường  độ kéo uốn (mô đun gãy):
Cường   độ chịu  kéo  uốn được  xác  định  bằng thí  nghiệm  uốn mẫu  dầm  tiêu chuẩn. Các kết quả thí nghiệm cho thấy
cường  độ kéo uốn bằng khoảng 15% cường độ chịu nén của bê tông. Đối với bê tông  cường  độ cao ACI kiến nghị:

fr = k .

'

f c(ACI 363)
(psi)

-Hệ số k từ 7,5-12
f =11.7
Hay:

f 'c(psi)
fr = 0.94

f 'c(MPa)

 

với bê tông  có cường  độ chịu nén ≤ 83
MPa


Lưu ý:

- Các kết quả thí nghiệm uốn một trục và hai trục cho thấy cường  độ chịu kéo uốn một  trục  cao hơn cường  độ chịu
kéo uốn hai trục khoảng 38%.

- Đối với bê tông dùng muội silic, tỉ lệ giữa cường  độ chịu kéo và cường  độ chịu nén cũng tương tự như các loại bê
tông  cường  độ cao khác.


 Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ bê tông
-

Thành phần và phương pháp chế tạo

-

Tuổi của bê tông ( thời gian từ khi đúc bê tông) và điều kiện bảo dưỡng.

-

Điều kiện thí nghiệm: Kích thước và hình dạng mẫu (các mẫu lăng trụ có cường độ nhỏ hơn và càng nhỏ cho mẫu có chiều cao
lớn so với mẫu lập phương); mặt tiếp xúc giữa bê tông và mầm nén ( nếu bôi trơn sẽ làm mẫu phá hoại nhanh hơn do biến dạng nở
ngang), và tốc độ gia tải.


B. Xác định mođun đàn hồi E

(Method for determination of modulus of elasticity)
1. Tiêu chuẩn thí nghiệm : TCVN 197-1985
Tiêu chuẩn này thay thế cho tiêu chuẩn 197:1966 và áp dụng cho việc thử kéo tĩnh của kim loại ở nhiệt độ 20 ± 15oC để xác định
các đặc trưng cơ học (trừ các thép tấm có bề dày nhỏ hơn 0,5mm và các thép có đường kính nhỏ hơn 3mm).

2. Mục đích thí nghiệm:

- Xác định mođun đàn hồi của thép E


3. Thiết bị thí nghiệm:
Các thiết bị dùng để thực hiện gồm có:
- Máy nén thủy lực vạn năng
- Thước kẹp, thước thép
- Cân điện tử, thiết bị đo biến dạng extensometer

•
•
•
•
•
•
•

Máy nén thủy lực WAW-1000E
Lực kéo lớn nhất 1000 KN
Đường kính thép Ø16 ÷ Ø60
Vận tốc ứng suất 1 ÷ 30 N/mm2/s
Vận tốc biến dạng 0.0025/s
Công suất máy 5KW

Tổng trọng lượng 3T


Thiết bị đo bíến dạng gồm 01 bộ điều khiển (Hình 1b) gắn với một extensometer (Hình 1c) với độ chính xác là ±
0,1%.

Hình 1b

Hình 1c


4. Trình tự thí nghiệm:

Bước 1: Xác định kích thước mẫu thép gồm đường kính danh định

d dg

, đường

d gx

d dd
dl

Bước 2: Xác định chiều dài mẫu thép, cân trọng lượng mẫu thép (dùng để xác định đường kính tương đương
kính gân dọc , đường kính gân xiên
, đường kính lõi , bước gân.

khi tính toán).

dtd

Bước 3: Tiến hành khắc vạch lên mẫu thử với khoảng cách giữa mỗi vạch là

5ddđ
(dùng
tính
toán
độ tăng
giãn tải
dàivà
tương
đối). của mẫu, ghi lại các số liệu hiển thị trên thiết bị thí nghiệm theo từng giai đoạn gia tải cho
Bước 4:
Theođểdõi
quá
trình
biến dạng
đến khi mẫu bị kéo đứt.

Chú ý: Mỗi tổ mẫu thí nghiệm gồm 03 mẫu thép giống nhau. Kết quả thí nghiệm được lấy bằng giá trị trung bình của 03 mẫu


Một số hình ảnh minh họa các bước thí nghiệm:

Tổ mẫu thép

Đo đường kính

Cân trọng lượng

Kéo đứt thép


5. Tính toán kết quả thí nghiệm:
Mođun đàn hồi được xác định theo quan hệ giữa ứng suất & biến dạng theo quy luật tuyến tính (đàn hồi):

σ 1 − σ 0 ∆σ
E=
−
ε1 − ε 0 ∆ε
Trong đó:

σ1 σ 0
ε1 , ε 0

,

ứng suất tại 2 thời điểm bất kỳ trong miền đàn hồi của mẫu.
biến dạng tương đối ứng với 2 thời điểm ứng suất ở trên.

Lần lượt lấy các điểm trong miền đàn hồi (tối thiểu 5 điểm, với 4 lần gia tải)

P
∆L
σ = ,ε =
A
L
Chú ý:

BÀI THUYẾT TRÌNH ĐẾN ĐÂY LÀ KẾT THÚC

XIN CẢM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN ĐÃ LẮNG NGHE