Báo cáo thí nghiệm sức bền vật liệu
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (825.16 KB, 25 trang )
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU
-THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU XÂY DỰNG
PHẦN I: THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU
THỰC HÀNH: THÍ NGHIỆM KÉO – NÉN MẪU VẬT LIỆU
Ngành đào tạo: Kỹ sư xây dựng
Số tiết thí nghiệm: 5 tiết
Ngày thí nghiệm: 08-04-2021
Ngày viết báo cáo: 29-04-2021
A. MỤC ĐÍCH U CẦU:
-
Sau bài học thí nghiệm 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.
Xác định được các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu: σđh – σch – σb – E – μ – G.
Hiểu được tính năng sử dụng của các thiết bị thí nghiệm: biết cách sử dụng thước kẹp và đồng hồ đo
chuyển vị.
B. TỔ CHỨC THÍ NGHIỆM
- Một nhóm thí nghiệm gồm 15 sinh viên, các sinh viên phải trực 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 dịn.
• 1 thí nghiệm nén mẫu vật liệu dịn.
• 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 nơi dung chính:
• Cách sử dụng và đọc các loại đồng hồ thí nghiệm.
• Các bước thí nghiệm với từng mẫu vật liệu.
• Cách ghi chép và sử lý số liệu thí nghiệm.
• Lập báo cáo kết quả thí nghiệm.
C.
D.
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.
KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
Được trình bày theo nội dung của từng bài thí nghiệm.
BÀI 1: THÍ NGHIỆM KÉO THÉP (VẬT LIỆU DẺO)
1. Kích thước mẫu
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU
-THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU XÂY DỰNG
2.
Mẫu hình trụ
Chiều dài: lo = 137 mm.
Đường kính: do = 13.4 mm.
Diện tích tiết diện: F = 1.41 cm2.
Các số liệu thí nghiệm
Cấp tải trọng
(kG)
Chỉ số đồng hồ đo
biến dạng dài
Δl (mm)
0.00
500.00
1000.00
1500.00
2000.00
2500.00
3000.00
3500.00
4000.00
4500.00
5000.00
5500.00
6000.00
6500.00
7000.00
7500.00
8000.00
7000.00
6000.00
0.00
3.62
4.65
5.43
6.08
6.68
7.08
7.32
8.07
8.62
8.83
9.43
9.57
10.17
16.65
20.28
28.10
45.20
46.10
0.00
3.62
4.65
5.43
6.08
6.68
7.08
7.32
8.07
8.62
8.83
9.43
9.57
10.17
16.65
20.28
28.10
45.20
46.10
εz =
∆l
lo
σ=
(%)
0.00
2.64
3.39
3.96
4.44
4.88
5.17
5.34
5.89
6.29
6.45
6.88
6.99
7.42
12.15
14.80
20.51
32.99
33.65
3. Vẽ đồ thị quan hệ giữa ứng suất σz và biến dạng dài tương đối εz
N
Fo
(kG/cm2)
0.00
354.61
709.22
1063.83
1418.44
1773.05
2127.66
2482.27
2836.88
3191.49
3546.10
3900.71
4255.32
4609.93
4964.54
5319.15
5673.76
4964.54
4255.32
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU
-THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU XÂY DỰNG
ĐỒ THỊ QUAN HỆ ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG
4.
5.
-
-
Xác định các chỉ tiêu cơ lý vật liệu
Giới hạn đàn hồi : (kG/cm2).
2
Giới hạn chảy : (kG/cm ).
2
Giới hạn bền : (kG/cm ).
2
Mô đun đàn hồi : E = (kG/cm ).
Hệ số nở hông : ( hệ số passan ).
Mô đun đàn hồi trượt : G = (kG/cm2).
Nhận xét q trình thí nghiệm kéo mẫu thép
Khi gắn mẫu thép vào máy cho gia tải thì cặp tải trọng ban đầu là nhỏ nhất,trong
khi đó Δl là nhỏ nhất.
Trong khoảng ứng suất từ σz = 2.64 kG/cm2 đến σz = 4609.93 kG/cm2 đường cong biểu đồ gần như là
một đường thẳng. Trong giai đoạn này, ứng suất và biến dạng có quan hệ gần như tuyến tính, vật liệu
làm việc trong giai đoạn đàn hồi và tuân theo định luật Hook : (kG/cm2), trong đó mơ đun đàn hồi E là
hệ số ( với góc α là góc tạo bởi đường thẳng đồ thị với trục hoành). Khi cấp tải trọng tăng lên thì Δl
tăng dần, cấp tải trọng tăng lên tới một giá trị thì khơng tăng nữa, trong khi đó Δl vẫn tiếp tục tăng. Lúc
này, thép đang trong quá trình chảy dẻo, ứng với ứng suất khoảng σz = 4964.54 kG/cm2.
Sau đó, cấp tải trọng tăng đến một giá trị giới hạn và xuất hiện eo thắt. Khi cấp tải trọng vượt qua giới
hạn cho phép thì mẫu bị đứt gãy, khi đó Δl là lớn nhất. Lúc này lực P rơi vào khoảng 8000 kG và σz =
5673.36 kG/cm2. Ứng suất này gọi là giới hạn bền. Biến dạng kéo đứt rất lớn Δl = 28.1 mm, . Trong thí
nghiệm, ta khó nhận thấy được giai đoạn này do thanh thép hình thành eo thắt và bị đứt quá nhanh.
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU
-THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU XÂY DỰNG
-
Đại lượng biến dạng dài tương đối ε z tỉ lệ thuận với Δl và ứng suất σz tỉ lệ thuận
với cấp tải trọng, khi đạt ngưỡng cấp tải trọng khơng đổi khi đó σ z cũng khơng
đổi đó là giá trị σgh .Vượt qua giới hạn này, mẫu sẽ bị phá hoại.
Đồ thị biểu diện mối quan hệ giữa ứng suất σ z và biến dạng dài tương đối ε z có
chiều tăng dần có nghĩa là khi đại lượng này tăng thì đại lượng kia cũng tăng cho
đến khi mẫu bị phá hủy.
Với thép cacbon thông thường E = 2.06×10 6 kG/cm2 so với Ethí nghiệm = 62128 kG/cm2 thì nhơ hơn 33.16
lần
Từ thí nghiệm ta có thể thấy, thép là loại vật liệu có khả năng chịu kéo lơn, biến dạng của thép là lớn
trước khi bị phá hoại. Từ đó, ta kết luận rằng thép là vật liệu bị phá hoại dẻo.
Một số nguyên nhân dẫn đến sự sai số :
• Trong q trính thí nghiệm : đọc số liệu thí nghiệm chưa chính xác có sự xai xót, có thể máy thí
nghiệm khơng 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 tuân thủ chặt chẽ theo tiêu chuẩn.
Hình ảnh thí nghiệm kéo thép:
BÀI 2: THÍ NGHIỆM KÉO GANG (VẬT LIỆU DỊN)
1. Kích thước mẫu
2.
Chiều dài: l0 = 142 mm.
Đường kính: do = 16.6 mm.
Diện tích tiết diện: Fo = 2.164 cm2.
Các số liệu thí nghiệm
Cấp tải trọng
(kG)
Chỉ số đồng hồ đo
biến dạng dài
Δl (mm)
0.00
0.00
0.00
εz =
∆l
lo
0.00
σ=
(%)
N
Fo
(kG/cm2)
0.00
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU
-THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU XÂY DỰNG
500.00
1000.00
1500.00
2000.00
2500.00
3000.00
3500.00
3850.00
3.83
4.28
4.80
5.22
5.56
6.10
6.60
6.85
3.83
4.28
4.80
5.22
5.56
6.10
6.60
6.85
2.70
3.01
3.38
3.68
3.92
4.30
4.65
4.82
3. Vẽ đồ thị quan hệ giữa ứng suất σz và biến dạng dài tương đối εz
231.05
462.11
693.16
924.21
1155.27
1386.32
1617.38
1779.11
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU
-THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU XÂY DỰNG
ĐỒ THỊ QUAN HỆ ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG
4.
5.
-
-
Xác định các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu
2
Giới hạn bền : (kG/cm ).
2
Mô đun đàn hồi : E = (kG/cm ).
Hệ số nở hông : ( hệ số passan ).
Mô đun đàn hồi trượt : G = (kG/cm2).
Nhận xét q trình thí nghiệm kéo mẫu gang
Khi gắn mẫu thép vào máy cho gia tải thì cặp tải trọng ban đầu là nhỏ nhất, trong
khi đó Δl là nhỏ nhất.
Khi cấp tải trọng tăng lên thì Δl tăng dần, cấp tải trọng tăng lên tới một giá trị giới hạn thì khơng tăng
nữa, trong khi đó Δl vẫn tiếp tục tăng.
Khi cấp tải trọng vượt qua giới hạn cho phép thì mẫu bị đứt gãy, khi đó Δl là lớn
nhất ứng với tải trọng P = 3850 kG. Giới hạn này là giới hạn bền, ứng suất giới hạn là σz = 822.14
kG/cm2. Ngay tại vị trí đứt hầu như khơng tạo ra eo thắt và đường kính khơng thay đổi, khơng có nút
thắt như thí nghiệm kéo thép
Đại lượng biến dạng dài tương đối ε z tỉ lệ thuận với Δl và ứng suất σz tỉ lệ thuận
với cấp tải trọng, khi đạt ngưỡng cấp tải trọng không đổi khi đó σ z cũng khơng
đổi đó là giá trị σgh .Vượt qua giới hạn này, mẫu sẽ bị phá hoại.
Đồ thị biểu diện mối quan hệ giữa ứng suất σ z và biến dạng dài tương đối ε z có
chiều tăng dần có nghĩa là khi đại lượng này tăng thì đại lượng kia cũng tăng cho
đến khi mẫu bị phá hủy.
Ứng suất giới hạn của gang là σz = 822.14 kG/cm2 bé hơn khoảng 7.9 lần so với thép là σz = 5673.36
kG/cm2. Ta có thể kết luận rằng : gang là loại vật liệu dòn hầu như khơng có tính dẻo (chịu kéo kém)
và bị phá hủy đột ngột trong khi khả năng biến dạng nhỏ .
Một số nguyên nhân dẫn đến sự sai số trong số liệu :
• Trong q trính thí nghiệm : đọc số liệu thí nghiệm chưa chính xác có sự xai xót, có thể máy thí
nghiệm khơng 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 tuân thủ chặt chẽ theo tiêu chuẩn.
Hình ảnh thí nghiệm kéo gang :
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU
-THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU XÂY DỰNG
BÀI 3 : THÍ NGHIỆM NÉN GANG (VẬT LIỆU DỊN)
1. Kích thước mẫu
2.
Mẫu hình trụ
Chiều dài: l0 = 16.6 mm
Đường kính: do = 9.7 mm
Diện tích tiết diện: Fo = 0.739 cm2
Các số liệu thí nghiệm
Cấp tải trọng
(kG)
7020
3. Xác định các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu
σ=
N
Fo
(kG/cm2)
9499.32
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU
-THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU XÂY DỰNG
- Giới hạn bền : (kG/cm2).
4. Nhận xét q trình thí nghiệm nén mẫu gang
-
Ứng suất giới hạn của gang : (kG/cm2) là tương đối lớn. Cho thấy gang là loại vật liệu chịu nén tốt.
Sau thí nghiệm mẫu bị phá hoại xiên góc 45 so với trục của mẫu, thời gian phá hoại mẫu nhanh. Vậy
gang là vật liệu bị phá hoại giòn.
Một số nguyên nhân dẫn đến sự sai số trong số liệu :
• Trong quá trính thí nghiệm : đọc số liệu thí nghiệm chưa chính xác có sự xai xót, có thể máy thí
nghiệm khơng 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 tn thủ chặt chẽ theo tiêu chuẩn.
Hình ảnh thí nghiệm kéo gang :
BÀI 4 : THÍ NGHIỆM KÉO GỖ DỌC THỚ
1. Mục đích
Xác định giới hạn cường độ chịu kéo dọc thớ của mẫu gỗ ở độ ẩm tự nhiên.
2.
3.
-
Mẫu thí nghiệm
Gỗ có tiết diện mặt cắt ngang : b×h = 28×5 (mm).
Chiều dài mẫu gỗ : lo = 105 (mm).
Được gia công đưa về mẫu chịu kéo theo TCVN 364 – 70 .
Độ ẩm mẫu gỗ: trong điều kiện tự nhiên.
Sơ đồ thí nghiệm
Sơ đồ đặt tải kéo mẫu: hình vẽ.
Tốc độ gia tải: 250 kG/s.
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU
-THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU XÂY DỰNG
4. Số liệu và kết quả thí nghiệm
Kích thước mẫu (mm)
Số TT
mẫu
1
Dài
Rộng
Cao
l
b
h
105
28
5
Diện tích
chịu kéo
F (cm2)
Lực kéo
giới hạn
Ngh (KG)
Cường độ
chịu kéo
giới hạn
Rk (kG/cm2)
1.4
550
392.86
5. Nhận xét và kết luận
-
-
-
Cấu trúc gỗ gồm các thớ chỉ xếp theo phương dọc, có tính chất xếp lớp rõ rêt. Gỗ chịu lực khỏe nhất
theo phương dọc thớ, kém nhất thoe phương ngang thớ (kém vài chục lần so với phương dọc thớ) →
Gỗ là vật liệu không đẳng hướng và không đồng nhất, tính chịu lực khơng giống nhau theo các phương
và theo vị trí.
Dựa vào kết quả thí nghiệm ta thấy được khả năng chịu kéo của gỗ là Rk = 292.86 (kG/cm2) rất nhỏ,
nhỏ hơn nhiều so với khả năng chịu kéo của thép và gang lần lượt là = 5673.36 kG/cm2 và = 822.14
kG/cm2. Ta kết luận rằng : gỗ là loại vật liệu dịn hầu như khơng có tính dẻo (chịu kéo kém) và bị phá
hủy đột ngột trong khi biến dạng nhỏ .
Một số nguyên nhân dẫn đến sự sai số trong số liệu :
• Trong q trính thí nghiệm : đọc số liệu thí nghiệm chưa chính xác có sự xai xót, có thể máy thí
nghiệm khơng 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 tuân thủ chặt chẽ theo tiêu chuẩn.
Hình ảnh thí nghiệm kéo gỗ :
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU
-THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU XÂY DỰNG
BÀI 5: THÍ NGHIỆM NÉN GỖ DỌC THỚ
1. Mục đích
Xác định giới hạn cường độ chịu nén dọc thớ của mẫu gỗ ở độ ẩm tự nhiên.
2.
3.
-
Mẫu thí nghiệm
Gỗ có tiết diện : 29x29x47 (mm).
Được gia cơng đưa về mẫu chịu nén theo TCVN 363 – 70.
Độ ẩm mẫu gỗ: trong điều kiện tự nhiên.
Sơ đồ thí nghiệm
Sơ đồ đặt tải nén mẫu: hình vẽ
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU
-THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU XÂY DỰNG
-
Tốc độ gia tải: 250 KG/s
4. Số liệu và kết quả thí nghiệm
Kích thước mẫu (mm)
Số TT
mẫu
1
Dài
Rộng
Cao
a
b
h
29
29
47
Diện tích
chịu nén
F (cm2)
Lực nén
giới hạn
Ngh (KG)
Cường độ
chịu kéo
giới hạn
Rn (KG/cm2)
8.41
3782
449.7
5. Nhận xét và kết luận
-
Thí nghiệm được tiến hành như sau : Ta gắn mẫu gỗ vào máy, lực nén đặt ngay trọng tâm của mẫu gỗ.
Cho gia tải nén và chờ khi lực nén đạt cực đại thì mẫu gỗ sẽ bị phá hoại.
Lực nén lúc này tăng rất nhanh đến giá trị cực đại và tốc độ gia tải không đều
Sau khi đạt đến giá trị cực đại, gỗ bị phá hoại thì giá trị lực nén sẽ dừng lại. Ta gọi đó là lực nén giới
hạn của mẫu gỗ.
Mẫu gỗ bị phá hoại dưới dạng trượt ở đầu tiếp xúc với máy gia tải do lực nén đúng trọng tâm của mẫu
gỗ.
Cường độ chịu nén của gỗ bé hơn cường độ chịu nén của gang
Kết luận: Gỗ là vật liệu không đồng nhất và chịu nén dọc trục khá tốt.
Hình ảnh thí nghiệm nén gỗ :
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU
-THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU XÂY DỰNG
BÀI 6: THÍ NGHIỆM UỐN PHẲNG MẪU GỖ
1. Mục đích
Xác định giới hạn cường độ chịu uốn của mẫu gỗ ở độ ẩm tự nhiên.
2.
3.
-
Mẫu thí nghiệm
Được gia công đưa về mẫu chịu uốn theo TCVN 365 – 70
Độ ẩm mẫu gỗ: trong điều kiện tự nhiên.
Sơ đồ thí nghiệm
Sơ đồ đặt tải kéo mẫu: hình vẽ
Tốc độ gia tải: 250 KG/s
Gối tựa truyền tải:.
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU
-THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU XÂY DỰNG
4. Số liệu và kết quả thí nghiệm
Kích thước mẫu
(mm)
Số
TT
mẫu
Dài
Rộng
Cao
Lo
b
h
1
23.8
2,95
3
Mơ
men
kháng
uốn
Wx
(cm3)
Diện
Tích
F(cm2)
lực kế
Nn
(KG)
4,425
8,85
500
Chỉ số
Lực uốn
giới hạn
Nu (KG)
Mơ men uốn
giới han
Mgh (KGcm)
Cường độ
chịu uốn
giới hạn
Ru
(KG/cm2)
250
1487.5
336.2
5. Nhận xét và kết luận
-
Lúc mới gia tải thì gỗ chưa có hiện tượng gì , sau khi tải lớn dần lên thì thanh gỗ bắt đầu biến dạng
võng xuống, và khi tải lớn hơn thì bắt đầu rạn nứt và gãy.
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.
Sau khi bị phá hoại, giá trị momen dừng ở giá trị cực đại, tốc độ gia tải giảm dần và về giá trị 0 như ban
đầu.
Dựa vào kết quả chịu kéo , nén và uốn thì ta thấy được khả năng chịu uốn của gỗ là tốt hơn kéo và nén,
vì vậy người ta thường sử dụng gỗ trong xây dựng để bố trí vào những nơi cần khả năng chịu uốn cao.
Hình ảnh thí nghiệm uốn gỗ :
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU
-THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU XÂY DỰNG
PHẦN HAI : THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA VẬT
LIỆU XÂY DỰNG
A) GIỚI THIỆU CHUNG
Ngành đạo tạo : Xây dựng dân dụng và công nghiệp.
Số thiết 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.
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU
-THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU XÂY DỰNG
Loại vật liệu xây dựng dùng trong thí nghiệm : Bê tơng.
B) MỤC ĐÍCH U CẦU
Sau khi thực hành thí nghiệm, sinh viên cần đạt được các yêu cầu sau :
Hiểu biết cơ bản về cơng 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 trính chịu lực từ lúc bắt đầu gia tải đến khi vật liệu bị phá hoại.
Xác định 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 xử lý và biết vận hành các trang thiết, máy móc thí nghiệm.
C) TỐ CHỨC THÍ NGHIỆM
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 hổn hợp bê tơng.
Bài 3 : Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén của bê tơng.
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
I. NGUYÊN VẬT LIỆU
- Xi măng : PCB40;
Mác xi măng xác định theo phương pháp …?
- Cát :
- Đá dăm :
- Phụ gia : không sử dụng phụ gia.
Giảm nước : không; Liều lượng :…;
Chất lượng cốt liệu :…
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU
-THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU XÂY DỰNG
- Nước : dùng nước máy trong phòng thí nghiệm.
II.
1.
2.
3.
YÊU CẦU
Thiết kế cấp phối mác : 300; độ sụt lý thuyết SN= 12 cm.
Thí nghiệm xác định độ sụt SN của hỗn hợp bê tông (bài 2).
Chế tạo 2 mẫu bê tơng khích thước (15x15x15)cm để xác định mác bê tơng theo cường độ chịu
nén.
III. TRÌNH BÀY THIẾT KẾ CẤP PHỐI BÊ TƠNG
-
Xác định các thơng số vật lý , r ,W của các ngun liệu.
Tính tốn (theo phương pháp thể tích tuyệt đối và cơng thức thực nghiệm của Bolomey - Kramtaev):
a. Tính liều lượng nguyên vật liệu ở trạng thái khô dùng cho 1m3 bê tông
- Xác định tỉ số X/N :
- Xác định N : (tra bảng, căn cứ vào SN (hoặc ĐC) yêu cầu của hỗn hợp, Dmax của
cốt liệu, loại cốt liệu).
Khi dùng phụ gia giảm nước :
-
Xác định X : ; kg (So sánh với lượng XM quy đinh tối thiểu, chọn giá trị max).
-
Xác định phụ gia : PG = [ định thức ]×X; (lít).
-
Xác định lượng đá dăm hay sỏi :
b. Tính liều lượng nguyên vật liệu ở trạng thái ẩm cho 1m3 bê tông :
X1 = X
C1 = Cw = C×(1+Wc)
Đ1 = Đw = Đ×(1+Wđ)
PG1 = PG
c. Kiểm tra vật liệu bằng thực nghiệm : lấy liều lượng nguyên vật liệu để đúc 2 mẫu bê tơng kích thước
15x15x15cm, 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 tơng.
IV. KẾT QUẢ THIẾT KẾ CẤP PHỐI
Bê tông mác M300, SN = 12cm :
α = 1.41
A=
X/N = 1.54
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU
-THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU XÂY DỰNG
Nguyên vật liệu
XI MĂNG
CÁT
ĐÁ DĂM
NƯỚC
PHỤ GIA
1m3 bê tông
372
706.8
1376.4
185
0
Đon vị
kg
kg
kg
lít
lít
V. NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN
-
-
Mục đích chế tạo các mẫu bê tông để xác định cường độ chịu nén của bê tơng sau 28 ngày bảo dưỡng
có đạt cường độ yêu cầu hay không để điều chỉnh lại cấp phối cho hợp lí.
Trước khi chế tạo mẫu, cần tính tốn cấp phối cho hỗn hợp bê tơng. Mục đích là tìm ra tỉ lệ phối trộn
hợp lí giữa các thành phần vật liệu (xi măng, cát, đá, nước, phụ gia ) trong 1 m 3 bê tông, cho ra loại bê
tông đạt cường độ yêu cầu và kinh tế.
- Trước khi tính tốn cần có các dữ liệu sau :
+ Mác bê tông và độ sụt yêu cầu.
+ Các chỉ tiêu cơ lý : , r ,W, chất lượng cốt liệu.
+ Có dùng phụ gia hay khơng.
+ Thi cơng bằng tay hay bằng máy.
Sau khi tính tốn ta thấy đá ( cốt liệu lớn ) là thành phần chiếm tỉ lệ cao nhất.
Tiến hành trộn 11 m3 bê tông, khi trộn phải đảm bảo trộn đều hỗn hợp với nhau.
Phải kiểm tra lại độ sụt và cường độ bê tơng vì khi tính tốn sử dụng các bảng tra, cơng thức thực
nghiệm nên khơng chính xác theo điều kiện thực tế, độ ẩm vật liệu thay đổi, cốt liệu chưa sạch…..
Phải giữ lại số liệu cấp phối để có thể điều chỉnh sau này nếu cần. Số liệu cấp phối hồn thiện sẽ được
sử dụng cho cơng tác bê tông và chế tạo các cấu kiện từ bêtông.
Kết luận:
Tính tốn thiết kế cấp phối là cơng tác quan trọng và thực tế. Với một cấp phối hợp lí nhất sẽ có được
loại bê tơng có cường độ cao và kinh tế nhất.
Công tác chế tạo mẫu phải được tiến hành theo đúng theo các quy chuẩn đề ra, giúp xác định chính xác
cường độ vật liệu để kiểm tra lại cường độ so với thiết kế.
Kết quả tính cấp phối bê tơng mang tính chất tương đối, vì các ngun vật liệu có các thơng số khơng
giống như đề bài, sai số khi cân đo đong đếm, rơi vãi vật liệu khi chế tạo bê tông, khuôn chế tạo bê
tơng khơng kín làm cho mất nước xi măng. Cường độ bê tơng có thể khơng đạt như đề bài yêu cầu.
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU
-THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU XÂY DỰNG
BÀI 2 : THÍ NGHIỆM THỬ ĐỘ SỤT (SN) CỦA HỖN HỢP BÊ TƠNG
(Theo TCVN 3106:1993)
I.
MỤC ĐÍCH
Xác định độ sụt SN của hỗn hợp bê tông.
II.
THIẾT BỊ THỬ
Côn thử độ sụt tiêu chuẩn : d = 100mm, D = 200mm, H = 300mm.
Que đầm (thanh thép tròn trơn φ16, dài 600mm, 2 đâu múp tròn)
Thước lá kim loại (dài 30cm)
III.
LẤY MẪU THÍ NGHIỆM
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU
-THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU XÂY DỰNG
Hỗn hợp bê tông được trộn bằng tay.
Khối lượng vật liệu : theo bài 1.
TIẾN HANH THÍ NGHIỆM
IV.
-
Đặt côn lên nền ẩm, không thấm nước.
Đổ hỗn hợp bê tông qua phễu vào côn làm 3 lớp, chiều cao mỗi lớp khoảng 1/3 chiều cao côn.
Dùng que chọc mỗi lớp 25 lần và chọc đều từ ngoài vào giữa, lớp sau xuyên qua lớp trước 2 đén 3 cm,
lớp cuối vừa chọc vừa đổ.
Xoa bằng mặt, từ từ nhấc côn lên theo phương thẳng đứng ( trong khoảng 5-10s ).
Đặt côn sang bên cạnh và đo chênh lệch giữa chiều cao miệng côn và điểm cao nhất của khối hỗn hợp (
chính xác đến 0,5cm ). Số liệu đo được chính là độ sụt của bê tơng ( Tổng thời gian từ khi hỗn hợp vào
côn đến khi nhấc cơn khối hỗn hợp khơng q 150s ).
V.
SƠ ĐỒ THÍ NGHIỆM
VI.
SỐ LIỆU VÀ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
VII.
Loại bê tơng
SN lý thuyết, cm
SN thực tế, cm
M300
12
11
NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN
Ta cho bê tông vào côn lần lượt 3 lớp, mỗi lớp 1/3 chiều cao côn, sau khi đổ từng lớp dùng thép
φ16 đầm theo quy chuẩn.
Sau đó lấy cơn ra và tiến hành đo độ sụt
Độ sụt không đạt yêu cầu thiết kế, chất lượng khơng đạt, thí nghiệm khơng
thành cơng.
Mục đích của thí nghiệm là đo lượng sự đồng nhất của bê tơng.
Có thể dùng thí nghiệm trên để các định tính kết và giữ nước của hỗn hợp bê
tơng.
Độ sụt của hỗn hợp bê tơng có quan hệ chặt chẽ với tỉ lệ n/x
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU
-THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU XÂY DỰNG
Tùy theo loại kết cấu, loại và lượng cốt thép trong cấu kiện nhiều hay ít mà có
u cầu độ sụt khác nhau trong bê tông. nếu hỗn hợp bê tơng có độ sụt khơng
đạt u cầu sẽ ảnh hưởng lớn đến q trình thi cơng và chất lượng cơng trình
sau này.
Kết luận :
Tùy từng loại kết cấu, lượng cốt thép dùng trong kết cấu (với mật độ dày hay ít), theo yêu cầu
về dộ chịu lực và phương pháp thi cơng, ta lựa chọn tính dẻo (độ
sụt hoặc độ cứng) khác nhau cho hỗn hợp bê tơng. Nếu hỗn hợp bê tơng có tính dẻo
khơng đạt yêu cầu sẽ ảnh hưởng lớn đến quá trình thi cơng cũng như chất lượng
cơng trình sau này.
I.
BÀI 3 : THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH ĐỘ BỀN NÉN CỦA BÊ TƠNG
MỤC ĐÍCH
Xác định mac bê tơng theo giới hạn cường độ chịu nén.
Theo TCVN 6025:1995 phân loại mác bê tông theo cường độ chịu nén nhứ sau:
Mác bê tông
M100
M125
M150
M200
M250
M300
M350
M400
M450
M600
M800
II.
Cường độ nén ở tuổi 28 ngày (kG/cm2), khơng
nhỏ hơn
100
125
150
20
250
300
350
400
450
600
800
MẪU THÍ NGHIỆM
Nhóm mẫu gồm 3 viên mẫu.
Kích thước viên mẫu chuẩn là 150x150x150 mm (Các viên mẫu khác kích
thước trên khi thử nén cần tính đổi kết quả về viên mẫu chuẩn).
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU
-THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU XÂY DỰNG
THIẾT BỊ THỬ
III.
Máy nén.
Thước lá.
IV.
SƠ ĐỒ THÍ NGHIỆM
Sơ đồ đặt tải nén mẫu :
V.
SỐ LIỆU VÀ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
Mác thiết kế M300, SN = 11cm.
Kí
hiệu
mẫu
M1
VI.
Kích thước mẫu
(mm)
b
149
h
151
l
149
Khối
lượng
mẫu,
G
Ngày
tuổi, a
Diện
tích
chịu
nén, F
(kg)
7.2
(Ngày)
14
(cm2)
222.01
Lực
nén
phá
hoại,
N
(kG)
47000
Cường độ
chịu nén
(tuổi a
ngày), Rn
Cường độ
chịu nén
(tuổi 28
ngày), Rn
(kG/cm2)
207.198
(kG/cm2)
261.62
Mác bê
tơng
M300
NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN
Dựa vào số liệu thí nghiệm đối với mẫu có Mac thiết kế là 300, độ sụt 11cm. Ta nhận thấy rằng,
cường độ mẫu sau khi thí nghiệm 14 ngày khơng đạt u cầu.
Mẫu có cường độ nén thấp hơn thiết kế xấp xỉ 1.15 lần.
Các nguyên nhân dẫn đến cường độ mẫu thí nghiệm chưa đạt, bao gồm :
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU
-THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU XÂY DỰNG
-
Lựa chọn sai các thơng số vật lí vật liệu cát, đá, xi ( khối lượng riêng,
khối lượng thể tích,…).
Sai số trong q tình tính tốn ( sai số thiết bị tính, sai số người tính,…,
mẫu đổ).
Các yếu tố sai sót trong q trình tính chỉ mang tính khách quan về cơ bản thông số đầu vào khi lựa
chọn tính tốn với cơng thức thực nghiệm cần được nghiên cứu và chính xác. Vì bản chất các thơng số
đưa vào sai sẽ gây tính tốn sai về cường độ ảnh hưởng đến cấu kiện đổ và cơng trình khi thi công.
Nhận xét tổng quát :
-
Mác thiết kế M300, SN = 11 cm.
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU
-THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU XÂY DỰNG
-
Nén các viên mẫu tuổi 7 ngày, công thức xác định cường độ chịu nén của bêtông sau 28 ngày tuổi như
sau :
-
Mác bê tông thực tế bé hơn mác bê tông thiết kế. Kết quả này do sai cấp phối trong quá trình chế tạo
mẫu.
Trong kết cấu cơng trình, bêtơng có thể phải làm việc ở trạng thái chịu nén, chịu uốn, chịu kéo, chịu
cắt… Bêtông làm việc ở trạng thái chịu nén là tốt nhất, còn chịu kéo rất kém (chỉ bằng 1/15 ÷ 1/10 khả
năng chịu nén). Do vậy cường độ chịu nén của bêtông Rn là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lương
của bêtông.
Khi chịu tác dụng của tải trọng nén dọc trục, trong mẫu bêtông phát sinh biến dạng nén và biến dạng
kéo ngang theo phương vn góc với chiều tác dụng lực nén. Khi tải trọng tác dụng đến một trị số đáng
kể thì trong bêtơng sẽ hình thành những vết nứt li ti theo chiều tác dụng của lực nén.
Tiếp tục gia tải, những vết nứt phát triển (lan rộng ra) liền nhau làm liên kết giữa các thành phần trong
bê tông mất ổn định. Khi phá hoại mẫu chịu nén có xu hướng phá hoại từ trên xuống dưới và từ ngoài
vào trong. Nguyên nhân bị phá hoại là do sức chống đỡ của bêtông khi biến dạng nở ngang vượt quá
khả năng chịu lực và làm phá vỡ mố liên kết giữa đá xi măng với bản thân cốt liệu.
Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ bê tơng :
• Cường độ của đá xi măng (Mác ximăng và tỉ lệ N/X).
• Cốt liệu (Sự phân bố giữa các hạt cốt liệu, tính chất bề mặt cốt liệu, thành phần cỡ hạt, chất
lượng cốt liệu, cường độ cốt liệu…).
• Cấu tạo của bê tơng (độ đặc, độ đồng nhất).
• Thời gian.
• Điều kiện mơi trường bảo dưỡng.
• Điều kiện thí nghiệm: Tốc độ gia tải khi thí nghiệm, hình dáng kích thước
mẫu, tính chất mặt tiếp xúc giữa mẫu và bàn nén,…
Kết quả tính tốn trong thí nghiệm trên bê tông chưa đạt yêu cầu. Kết quả sai lệch này có thể do một số
nguyên nhân sau gây ra :
• Các mẫu bê tơng chưa đủ tuổi
• Tính cấp phối chưa chuẩn, khi tính cấp phối khơng xét đến vật liệu bị hút ẩm, dẫn đến Bêtông
chế tạo thủy hóa chưa hồn tồn.
• Khối lượng Bêtơng trộn tương đối nhỏ, trộn tay nên hỗn hợp bêtông được nhào trộn khơng đều.
• Vật liệu chứa tạp chất, khơng đạt như yêu cầu của lý thuyết khi tính cấp phối Bêtơng.
• Xi măng khơng đạt cường độ, trộn bê tơng khơng đều, đầm khơng đúng kỹ thuật.
• Q trình dưỡng hộ, điều kiện môi trường bảo dưỡng bêtông chưa đúng tiêu chuẩn.
• Trong q trình thí nghiệm: đọc các số liệu chưa chính xác có sự sai xót, có thể máy thí nghiệm
khơng 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 bàn nén chưa tuần thủ chặt chẽ theo tiêu chuẩn.
-
-
-
-
Kết luận :
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU
-THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU XÂY DỰNG
-
Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén của bê tông rất quan trọng và phổ biến trong thực thế giúp xác
định mác bê tông.
Cường độ bê tông phát triển theo tuổi, trong 7 ngày đầu cường độ bê tơng tăng nhanh và chậm dần về
sau.
Bê tơng có cường đơ chịu nén cao.
Khi nén bê tơng ngồi biến dạng co ngắn theo phương lực nén, bê tơng cịn bị nở ngang, thường sự nở
ngang quá mức làm bê tông bị phá hoại.
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU
-THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU XÂY DỰNG
MỤC LỤC
TRANG
