BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU VẬT LIỆU XÂY DỰNG
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (700.99 KB, 25 trang )
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM
BỘ MÔN THỰC NGHIỆM XÂY DỰNG
-
BÁO CÁO
THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU
VẬT LIỆU XÂY DỰNG
NHĨM 1
GVHD: THẦY TRƢƠNG VĂN CHÍNH
Buổi học : Chiều thứ 7
TP. HCM, 30/4/2020
PHẦN I: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU
XÂY DỰNG
Phân cơng cơng việc trong nhóm:
- Bảng phân cơng dưới đây là phân công thực hiện báo cáo, xử lý số liệu, nhận xét và
đánh giá
MSSV
Công Việc
Sinh Viên Thực hiện
1. Phạm Quốc Cường
18520100045 B1: TN kéo thép (Vật liệu dẻo);
Nhóm trưởng, tổng hợp, xử lý số liệu.
2. Nguyễn Thanh Hải
17520800133 B2: TN kéo gang (Vật liệu dòn)
3. Lê Võ Quang Bình
17520800041 B3: TN nén gang (Vật liệu dịn)
4. Đinh Khắc Tuấn Anh
17520800013 B4: TN kéo gỗ dọc thớ
5. Nguyễn Văn Toàn
18520100387 B5: TN nén gỗ dọc thớ
6. Nguyễn Hoàng Phúc
7. Bùi Xuân Khải
18520100286 B6: TN uốn phẳng mẫu gỗ
18520100168 B7: Chế tạo mẫu bê tơng - vữa xi
măng
B8: Thí nghiệm thử độ sụt (SN)
B9: TN xác định giới hạn bền nén
của bê tông
8. Lê Quang Hùng
17520800170
9. Nguyễn Thanh Hùng
17520800175 B10: TN xác định độ bền nén của
gạch ống 4 lỗ
10. Nguyễn Văn Diêu
16520860013 B11: TN xác định độ bền uốn của
gạch thẻ
2
PHẦN I: THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU
THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM KÉO - NÉN CÁC MẪU VẬT LIỆU
Ngành đào tạo: Kỹ sư xây dựng
Số tiết thí nghiệm: 5 tiết
Ngày thí nghiệm:
Ngày viết báo cáo:
A. MỤC ĐÍCH YÊU CẦU:
Sau bài học thí nghiệm các sinh viên đạt được yêu cầu sau:
- Nâng cao sự hiểu biết về quá trình chịu đựng của vật liệu từ khi bắt đầu gia tải đến
khi bị phá hoại
- Vẽ được biểu đồ quan hệ ứng suất biến dạng của vật liệu khi chịu lực
- Xác định được các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu dh - ch - b - E – – 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 18 sinh viên, các sinh viên phải trục tiếp thực hành thí
nghiệm kéo – nén vật liệu.
- Số lượng thí nghiệm: 6 mẫu thí nghiệm
o 1 thí nghiệm kéo mẫu vật liệu dẻo
o 1 thí nghiệm kéo mẫu vật liệu dịn
o 1 mẫu thí nghiệm nén mẫu vật liệu dịn
o 1 mẫu thí nghiệm kéo vật liệu gỗ
o 1 mẫu thí nghiệm nén vật liệu gỗ
o 1 thí nghiệm uốn mẫu vật liệu gỗ
- Giáo viên hướng dẫn cho sinh viên các nội dung chính:
o Cách sử dụng và đọc các loại đồng hồ trong thí nghiệm
o Các bước thí nghiệm với từng mẫu thí nghiệm
o Cách chép và sử lý số liệu thí nghiệm
o Lập báo cáo kết quả thí nghiệm
C. TRANG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM:
- Thiết bị gây tải: máy kéo vạn năng 5T
- Đồng hồ đo chuyển vị khuếch đại cao tầng
- Thước kẹp khuếch đại 10 lần
D. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM:
- Được trình bày theo nội dung từng bài thí nghiệm.
3
BÀI 1: THÍ NGHIỆM KÉO THÉP (VẬT LIỆU DẺO)
1. Kích thƣớc mẫu
a) Trước khi thí nghiệm:
-
Mẫu hình trụ
Chiều dài: l0 = 181mm
Đường kính: Khơng gân d0 = 12,3 mm, có gân d1 = 14,1 mm
-
Đường kính trung bình : d 0tb
-
Diện tích tiết diện ngang : F0 = 136,85 mm2 = 1,3685 cm2
12,3 14,1
13, 2mm
2
b) Sau khi thí nghiệm:
-
Chiều dài:
Đường kính: Khơng gân d0 = 8,5 mm, có gân d1 = 9,2 mm
Diện tích tiết diện ngang : F1 = 61.5 mm2 = 0.615 cm2
2. Các số liệu thí nghiệm
Cấp tải
Chỉ số đồng
trọng
hồ đo biến
(kG)
dạng dài
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
7700
7750
7800
7800
8000
8100
8250
8500
8600
8750
8900
8950
9000
9050
9100
9150
0.75
4.2
5.67
6.78
7.85
8.65
9.42
10.36
11.26
13.5
14.34
15.88
16.66
17.54
19.54
20.56
22.05
24.08
25.12
26.1
27.66
28.92
30.56
l
l ( mm)
0.75
3.45
4.92
6.03
7.1
7.9
8.67
9.61
10.51
12.75
13.59
15.13
15.91
16.79
18.79
19.81
21.3
23.33
24.37
25.35
26.91
28.17
29.81
z
l0
(%)
0.41
1.91
2.72
3.33
3.92
4.36
4.79
5.31
5.81
7.04
7.51
8.36
8.79
9.28
10.38
10.94
11.77
12.89
13.46
14.01
14.87
15.56
16.47
N
(kG/ cm2 )
F
730.73
1461.45
2192.18
2922.91
3653.64
4384.36
5115.09
5626.60
5663.13
5699.67
5699.67
5845.82
5918.89
6028.50
6211.18
6284.25
6393.86
6503.47
6540.01
6576.54
6613.08
6649.62
6686.15
4
9200
9200
9200
9000
8750
8500
8250
8000
7750
7500
7250
7000
33.34
34.84
36.56
42.84
43.98
44.66
45.36
45.93
46.38
46.78
47.14
47.4
32.59
34.09
35.81
42.09
43.23
43.91
44.61
45.18
45.63
46.03
46.39
46.65
3. Vẽ biểu đồ quan hệ ứng suất
z
18.01
18.83
19.78
23.25
23.88
24.26
24.65
24.96
25.21
25.43
25.63
25.77
6722.69
6722.69
6722.69
6576.54
6393.86
6211.18
6028.50
5845.82
5663.13
5480.45
5297.77
5115.09
và biến dạng dài tƣơng đối
z
8000.00
7000.00
6393.86 6649.62
6028.50
5699.67
5626.60
5115.09
6000.00
5000.00
6576.54
6722.69
6028.50
5115.09
4384.36
4000.00
Ứng suất
3653.64
3000.00
2922.91
2192.18
2000.00
1461.45
1000.00
730.73
0.00
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
ε
4. Xác định các chỉ tiêu cơ lý vật liệu
Giới hạn đàn hồi: dh
Giới hạn chảy: ch
Pdh
7700
5626.6 kG / cm 2
F0 1.3685
Pch
7800
5699.7 kG / cm2
F0 1.3685
5
Giới hạn bền: b
Pb
9200
6722.7 kG / cm 2
F0 1.3685
Mô đun đàn hồi: E tg
Hệ số nở hông:
5626.6
105962.34 kG / cm 2
0.0531
x y
0.3
z z
105962.34
E
40754.7(kg / cm2 )
2(1 ) 2(1 0.3)
(F F )
1.3685 0.615
100% 55.06%
Độ thắt tỉ đối: 0 1 100%
F1
1.3685
Mô đun đàn hồi trượt: G
5. Nhận xét q trình thí nghiệm kéo mẫu thép:
- Trong q trình kéo thép, ta vẽ được biểu đồ ứng suất – biến dạng như trên, bao gồm
các giai đoạn sau :
+ Từ mức tải trọng 0 kG đến mức tải trọng 7700 kG, tương ứng với ứng suất từ 0
kG/cm2 đến 5626.6 kG/cm2, biểu đồ gần như một đường thẳng. Đây là giai đoạn biến dạng
đàn hồi của thép. Khi đó, mối quan hệ của ứng suất và biến dạng là tuyến tính và tuân theo
định luật Hooke. Giá trị ứng suất 5626.6 kG/cm2 được gọi là giới hạn đàn hồi.
+ Tiếp tục gia tăng tải trọng nhưng giá trị không đang kể, trong khi đó giá trị biến
dạng tăng nhanh. Đồ thị có dạng gần như là đường thẳng hằng số nằm ngang. Đây là giai
đoạn thép chảy dẻo. Giá trị tải trọng giai đoạn này là 7800 kG tương ứng với giá trị ứng
suất 5699.67 kG/cm2. Đây cũng là giá trị của giới hạn chảy của thép. + Sau giai đoạn chảy
dẻo, tiếp tục gia tải thì thấy thép khơng chảy nữa và lại có thể chịu được lực (thép như
được gia cường). Lúc này, tải trọng tăng và biến dạng cũng tăng. Đồ thị có dạng đường
cong. Giai đoạn này được gọi là giai đoạn củng cố .Giá trị tải trọng 9200 kG là giá trị tải
trọng lớn nhất mà thép có thể chịu được và giá trị ứng suất 6722.7 kG/cm2 ứng với giới
hạn bền . Tại vị trí này mẫu thép bắt đầu xuất hiện eo thắt.
+ Tiếp tục gia tải, ta thấy đồng hồ đo biến dạng tăng nhanh nhưng đồng hồ tải
trọng bắt đầu giảm và khi kim đồng hồ tải trọng chỉ đến vị trí 7000 (kG) thì có tiếng nổ
lớn và mẫu thép bị đứt gãy ngay tại vị trí eo thắt.
- Sau đó lấy mẫu ra kiểm tra thấy đường kính tại eo thắt chỉ còn 8.5 (mm) giảm 3.8
(mm) so với ban đầu, độ thắt tỉ đối là 55.06%.
6
- Từ thí nghiệm trên, ta có thể kết luận thép là vật liệu dẻo. Các kết quả thu được
tương đối phù hợp với lý thuyết về vật liệu dẻo. Tuy nhiên, vẫn còn một số điểm chưa phù
hợp như trong giai đoạn đàn hồi, đồ thị chưa chính xác là tuyến tính, biến dạng tương đối
lớn,… Nguyên nhân của những sai số này là do đọc đồng hồ chưa chính xác, vị trí tiếp xúc
giữa thép và máy chưa phù hợp tiêu chuẩn, sai sót khi sản xuất thép,…
7
BÀI 2: THÍ NGHIỆM KÉO GANG (VẬT LIỆU DỊN)
1. Kích thƣớc mẫu:
a) Trước khi thí nghiệm
-
Mẫu hình trụ
-
Chiều dài l0 = 135 mm
-
Đường kính d0 = 18.63 mm
-
F0 = 2.73cm2
b) Sau khi thí nghiệm:
-
Chiều dài:
-
Đường kính l0 = 17.8 mm
2. Các số liệu thí nghiệm:
Cấp tải
trọng (kg)
Chỉ số đồng hồ
đo biến dạng
0
1000
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
7700
7900
8000
8250
8550
8750
8750
8950
8950
9100
9100
0
0.3
2.2
3.16
3.94
4.55
5.08
5.63
6.12
6.65
7
7.52
7.88
8.32
9.4
14.18
15.24
16.66
21.18
22.96
24.68
25.15
30.24
32.86
52.93
l
l (mm)
0
0.3
1.9
2.86
3.64
4.25
4.78
5.33
5.82
6.35
6.7
7.22
7.58
8.02
9.1
13.88
14.94
16.36
20.88
22.66
24.38
24.85
29.94
32.56
52.63
z
l0
(%)
0
0.22
1.41
2.12
2.70
3.15
3.54
3.95
4.31
4.70
4.96
5.35
5.61
5.94
6.74
10.28
11.07
12.12
15.47
16.79
18.06
18.41
22.18
24.12
38.99
N
(kG/ cm2 )
F
0
367
733
917
1100
1283
1467
1650
1833
2017
2200
2383
2567
2750
2823
2897
2933
3025
3135
3208
3208
3282
3282
3337
3337
8
3. Vẽ biểu đồ ứng suất 𝛔z và biến dạng tỉ đối 𝛆z
4000
3500
3337
3337
3025
2933
3000
3135
3208
3282
2823
2567
2383
2200
2017
1833
1650
1467
1283
1100
917
733
2500
2000
1500
1000
Ứng suất
500
367
0
0
3
6
9
12
15
18
21
24
27
30
33
36
39
ε
4. Xác định các chỉ tiêu vật lý:
Giới hạn bền: b
Pb 9100
3333.3 kG / cm 2
F0 2.73
Mô đun đàn hồi: E tg
Hệ số nở hông:
3337
13835 kG / cm2
0.2412
x y
0.25
z z
Mô đun đàn hồi trượt: G
13835
E
5534(kG / cm2 )
2(1 ) 2(1 0.25)
9
5. Nhận xét q trình thí nghiệm kéo mẫu gang:
- Khác với thí nghiệm kéo thép, khi tiến hành thí nghiệm kéo gang, tải trọng tăng thì
biến dạng cũng tăng nhưng tăng rất chậm. Tăng tải trọng đến mức 9100 kG thì thanh bị đứt
đột ngột (có tiếng nổ lớn). Gang không trải qua những giai đoạn chảy như thép nên
khơng có giới hạn chảy mà chỉ có giới hạn bền.
- Trên biểu đồ ứng suất –biến dạng khi kéo gang, đồ thị xem như một đường
cong liên tục và kết thúc tại lúc mẫu gang bị đứt, không chia ra các giai đoạn như trong
thí nghiệm kéo thép.
- Khi tăng tải trọng đến mức tải Pb = 9100 (KG) với biến dạng dài 52.63 (mm) ứng
với εz = 38.99 % thì thanh gang bị đứt đột ngột. Ngay tại vị trí đứt gãy ấy hầu như khơng tạo
ra eo thắt và đường kính cũng khơng thay đổi cũng như khơng có nút thắt như trong thí
nghiệm kéo thép.
- Các đặc trưng cơ học của gang: Gang là vật liệu dịn, biến dạng của gang tăng ít
khi tải trọng tăng. Gang chỉ tồn tại giới hạn bền khi kéo .
- Do vậy có thể kết luận: gang là vật liệu dịn, chịu kéo kém .
- Kết quả thí nghiệm tương đối phù hợp về đặc tính của gang. Tuy nhiên vẫn còn
nhiều chỗ chưa hợp lý như biểu đồ bị gãy khúc ở nhiều vị trí, biến dạng rất lớn, gang
không bị đứt gãy ngay khi đạt đến giá trị tải trọng 9100 kG mà còn biến dạng thêm khá
nhiều rồi mới đứt. Nguyên nhân là do sai sót trong q trình đọc đồng hồ đo, mẫu gang thí
nghiệm có thành phần chưa đúng như thiết kế về gang, vị trí tiếp xúc giữa máy và mẫu
gang chưa đúng với tiêu chuẩn.
10
BÀI 3: THÍ NGHIỆM NÉN GANG (VẬT LIỆU DỊN)
1. Kích thƣớc mẫu:
a. Trước khi thí nghiệm:
- Mẫu hình trụ.
- Chiều dài l0 = 25.5mm
- Đường kính d0 = 18.17 mm
F0 = 2.59 cm2
b. Sau khi thí nghiệm:
- Chiều dài:
- Đường kính:
2. Các số liệu thí nghiệm:
Cấp tải
trọng (kg)
Chỉ số đồng hồ
đo biến dạng
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
11000
12000
13000
14000
14850
14850
0
0.01
0.04
0.18
0.38
0.53
0.66
0.82
0.94
1.08
1.22
1.35
1.52
1.76
2.14
2.84
3
l
l (mm)
0
0.01
0.03
0.17
0.37
0.52
0.65
0.81
0.93
1.07
1.21
1.34
1.51
1.75
2.13
2.83
2.99
z
l0
(%)
0
0.04
0.12
0.67
1.45
2.04
2.55
3.18
3.65
4.20
4.75
5.25
5.92
6.86
8.35
11.10
11.73
N
(kG/ cm2 )
F
0
385.76
771.52
1157.28
1543.04
1928.80
2314.57
2700.33
3086.09
3471.85
3857.61
4243.37
4629.13
5014.89
5400.65
5728.55
5728.55
11
3. Vẽ biểu đồ quan hệ ứng suất
và biến dạng dài tƣơng đối
:
6000
5728.55
5500
5400.65
5014.89
5000
4629.13
4500
4243.37
4000
3857.61
3500
3471.85
3086.09
3000
Ứng suất
2700.33
2500
2314.57
2000
1928.80
1543.04
1500
1157.28
1000
771.52
500
385.76
0
0
2
4
6
8
10
12
ε
`
4. Xác định các chỉ tiêu cơ lý vật liệu:
Giới hạn bền: b
Pb 14850
5733.6 kG / cm 2
F0
2.59
Mô đun đàn hồi: E tg
Hệ số nở hông:
5728.55
51608.6 kG / cm 2
0.111
x y
0.25
z z
Mô đun đàn hồi trượt: G
51608.6
E
20643.4(kG / cm2 )
2(1 ) 2(1 0.25)
5. Nhận xét và kết luận:
Giống như trong thí nghiệm kéo gang,khi tăng tải trọng thì biến dạng của gang tăng,
biểu đồ ứng suất – biến dạng của gang có đồ thị là đường cong dạng đồ thị logarit. Khi tải
trọng tăng đều giá trị tương đối lớn 14850 kG thì mẫu gang bị phá hoại. Ứng với giá trị tải
trọng 14850 kG là giá trị ứng suất 5733.6 kG/cm2 – giá trị của giới hạn bền.
Kết luận: Gang là vật liệu chịu nén tốt. Kết quả thí nghiệm tương đối phù hợp về đặc
tính của gang, tuy nhiên vẫn cịn những sai sót trong q trình đọc đồng hồ đo nên đồ thị
chưa được chính xác tuyệt đối.
12
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.
3. Sơ đồ thí nghiệm:
-
20x20
20x20
b
h
Sơ đồ đặt tải kéo mẫu:
Tốc độ gia tải: 2KG/s
N
N
100
30
100
30
Lo
4. Số liệu và kết quả thí nghiệm:
Kích thước mẫu (mm)
Số TT Mẫu
Dài
L0
Rộng
b
Cao
h
1
2
3
90
90
90
28.87
27.77
27.2
5.13
5.26
5.8
Diện tích Lực kéo
chịu kéo giới hạn
F(cm2) Ngh(kG)
1.4305
1.4624
1.5776
1300
1550
1650
Rktb
Cường độ
chịu kéo giới
hạn R k
(kG/cm2)
908.77
1059.9
1045.89
1004.85
5. Nhận xét và kết luận:
- Gỗ bị phá hoại theo thớ dọc của gỗ.
- Trong q trình thí nghiệm, biến dạng của gỗ tương đối nhỏ. Do không thể phân
đều ứng suất nên gỗ bị phá hoại nhanh chóng.
- Các kết quả thí nghiệm sai lệch nhau (mẫu 1) chứng tỏ gỗ là vật liệu không đẳng
hướng và không đồng nhất (độ ẩm, tuổi thọ), tính chịu lực khơng giống nhau theo các
phương và theo vị trí. Trong thực tế gỗ cịn bị các khuyết tật dẫn đến giảm khả năng chịu
lực.
13
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:
-
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.
3. Sơ đồ thí nghiệm:
Sơ đồ đặt tải kéo mẫu:
Tốc độ gia tải: 2KG/s
-
4. Số liệu và kết quả thí nghiệm:
SỐ TT
MẪU
1
2
3
Kích thước mẫu (mm)
Dài
Rộng
Cao
a
b
c
30.03
26.97
28.53
29.03
26.23
27.7
49.5
54.57
49.5
Diện tích
chịu nén F
(cm2)
Lực nén
giới hạn
Ngh(kG)
Cường độ
chịu nén giới
hạn Rn
(kG/cm2)
8.72
7.07
7.9
25.45
24.11
22.35
2.92
3.41
2.83
tb
Rn = 3.05
5. Nhận xét:
Tiến hành gia tải cho mẫu dên khi mẫu bị phá hoại. Mẫu gỗ bị phá hoại theo thớ
dọc. Giới hạn lực nén khá lớn chứng tỏ gỗ là vật chịu nén tốt.
Khi nén dọc, các thớ bị tách ra và gỗ bị phá hoại chủ yếu do uốn dọc cục bộ từng
thớ. Trong khi đó, ở thí nghiệm kéo dọc thớ, các thớ đều làm việc cho đến khi bị đứt. Vì
thế nên cường độ chịu nén dọc thớ nhỏ hơn cường độ chịu kéo dọc thớ.
14
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:
-
Gỗ dầu có tiết diện 20 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.
3. Sơ đồ thí nghiệm:
-
Sơ đồ đặt tải kéo mẫu:
Tốc độ gia tải: 1KG/sm
Gối tựa truyền tải: 4 con lăn kim loại hình trụ D = 20 , L = 30
4. Số liệu và kết quả thí nghiệm:
Số
Kích thước mẫu (mm)
TT
mẫu
1
2
3
Dài
Rộng
Cao
L0
b
h
28.03
29.53
29.07
29.4
29.67
28.27
240
240
240
Moment
Chỉ số
Lực uốn
kháng
uốn
Wx
(cm^3)
Lực
kế
Nn
giới
hạn
4.04
4.33
3.87
Cường độ
chịu uốn
Nu=Nn/2
giới hạn
Ru
(kG)
kG/cm^2
(kG)
318
332
465
Moment
uốn giới
hạn M gh
(kGcm)
Rutb
159
166
232.5
1908
1992
2790
472.3
460.05
720.93
511.09
5. Nhận xét và kết luận:
- Mẫu gỗ bị gãy tại nơi momen đạt giá trị cực đại và vết nứt nghiêng hình thành ở
thớ bên dưới rồi phát triển dọc lên các thớ phía trên, tức là thớ trên chịu nén, thớ dưới
chịu kéo.
- Kết quả thí nghiệm có nhiều sai biệt khá lớn do gỗ là vật liệu không đồng nhất .
- Gỗ chịu uốn khá tốt (nhỏ hơn kéo dọc và lớn hơn nén dọc).
15
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, bêtơng,
cốt liệu.
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 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 bêtơng.
Bài 3: Thí nghiệm xác định giới hạn cường độ chịu nén của bêtơng.
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 tơng
D. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
Được trình bày theo nội dung từng thí nghiệm cụ thể.
16
BÀI 1: CHẾ TẠO VỮA BÊ TÔNG XÂY DỰNG
1. Nguyên Vật Liệu
- Xi măng: PCB 40; a = 3.1 T/m3; o= 1.1 T/m3; Cường độ bằng 40 MPa
- Cát vàng: ac = 2.65 T/m3 ; oc = 1.45 T/m3 ; W= 2 % ;
- Đá dăm: ađ = 2.7 T/m3 ; ođ = 1.42 T/m3 ; W= 0 % ; Đmax = 20 mm.
- Phụ gia: Sử dụng phụ gia: Khơng
Giảm nước: Khơng;
Liều lượng: Khơng;
Chất lượng cốt liệu: Trung bình
- Nước: Dùng nước máy trong phịng thí nghiệm.
2. u Cầu
-
Thiết kế cấp phối bê tông mác 250; SN = 4-6 cm.
Thí nghiệm xác định độ sụt SN của hỗn hợp bê tơng (bài 2).
Chế tạo 3 mẫu bê tơng kích thước 15x15x15cm để xác định mác bê tông theo
cường độ chịu nén.
3. Trinh bày thiết kế cấp phối bê tông
- Xác định các thông số vật lý a, o, r, W của các ngun vật liệu.
- Tính tốn (theo phương pháp thể tích tuyệt đối và cơng thức thực nghiệm của
Bolomey – Kramtaev):
a. Tính liều lƣợng nguyên vật liệu ở trạng thái khô dùng cho 1m3 bê tông:
- Xác định tỉ số X/N:
Sử dụng công thức
R
X
b 0,5
N A.R X
Khi 1,4 X/N 2,5 hoặc Rb ≤ 500 kG/cm2
X
X
250
X
0.5 1.64 so sánh các giá trị
theo yêu cầu chọn
1.64
N
N 0.55 x 400
N
- Xác định N: (tra bảng, căn cứ vào SN = 4-6 cm, Dmax của cốt liệu = 20 mm, loại
cốt liệu trung bình). Ntt = 200(l/m3)
- Xác định X:
X
X tt
.N 1.64 x 200 328kg .
N
So sánh với lượng XM quy định tối thiểu, chọn giá trị
X 328 kg
17
- Xác định phụ gia: Không
- Xác định lượng đá dăm hay sỏi: D
1000
1000
1199kg
0.474 x1.39 1
rD
1
1.42
2.7
oD aD
- rD : Độ rỗng của cốt liệu rD 1-( 0 / a ) 1-(1.42/2.7) 0.474
- : Hệ số tăng vữa (hệ số bao bọc) : Tra bảng.
- Tính lượng cát cho 1m3 bê tơng:
C [1000 (
X
aX
D
aD
N )]. aC [1000 (
328 1199
200)].2,65 662.82kg
3.1
2.7
b. Tính liều lƣợng nguyên vật liệu ở trạng thái ẩm cho 1 m3 bê tông:
X1 = X=328 (kg)
C1 = Cw= C.(1+Wc) = 662.82x (1+0.02)= 676.07 (kg)
Đ1 = Đw= Đ.(1+Wđ) = 1199x1= 1199 ( kg)
N1 = N - (C.Wc + Đ.Wđ)= 200 – (662.82x0.02+1198x0)=186.74 (l)
c. Kiểm tra vật liệu bằng thực nghiệm: Lấy liều lượng ngun vật liệu để đúc 3
mẫu bê tơng (11 lít) 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.
4. Kết quả thiết kế cấp phối bê tông
Bê tông mác M...250......, SN =…4-6….cm:
A
= 0.5
X/N
= 1.94
Nguyên vật liệu
1m3 bê tông
3x(0,15x0,15x0,15) Đơn vị
(m3)
Xi măng
328
3.321
Kg
Cát vàng
676.07
6.845
Kg
Đá dăm
1199
12.14
Kg
186.74
1.89
Lít
0
0
Lít
Nước
Phụ gia
18
BÀI 2:THÍ NGHIỆM THỬ ĐỘ SỤT (SN) CỦA HỖN HỢP
BÊ TƠNG
(Theo TCVN 3106:1993)
1. Mục Đích: Xác định độ sụt SN của hỗn hợp bê tông.
2. Thiết bị thử:
- Côn thử độ sụt tiêu chuẩn: d=100, D=200, H=300
- Que đầm (thanh thép tròn trơn Ø16, dài 600mm, 2 đầu múp tròn)
-Thước lá kim loại (dài 30cm).
3. Lấy mẫu thí nghiệm:
- Hỗn hợp bê tông được trộn bằng tay.
- Khối lượng nguyên vật liệu: theo bài 1.
4. Tiến hành thử:
- 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 2-3 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 cơn và điểm cao nhất
cuẩ khối hỗn hợp (chính xác đến 0,5cm). Số liệu đo được chính là độ sụt của hỗn hợp bê
tông. (Tổng thời gian từ khi hỗn hợp vào côn đến khi nhấc côn khỏi khối hỗn hợp khơng
q 150s).
5. Sơ đồ thí nghiệm:
6. Số liệu và kết quả thí nghiệm :
Loại bê tơng
M250
SN lý thuyết,cm
4-6
SN thực tế, cm
5
19
BÀI 3: THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH GIỚI HẠN BỀN NÉN CỦA
BÊ TƠNG
(Theo TCVN 3118:1993)
1. Mục đích:
-Xác định mác bê tơng theo giới hạn cường độ chịu nén.
-Theo TCVN 6025:1995 phân loại mác bê tông theo cường độ chịu nén như sau:
Mác bê tông
M100
M125
M150
M200
M250
M300
M350
M400
M450
M600
M800
Cường độ chịu nén ở tuổi 28 ngày
(kG/cm2),không nhỏ hơn
100
125
150
200
250
300
350
400
450
600
800
2. Mẫu thí nghiệm:
-Nhóm mẫu gồm 3 viên mẫu.
-Kích thước viên mẫu chuẩn 150x150x150 mm (Các viên mẫu khác kích thước trên
khi thử nén cần tính đổi kết về viên mẫu chuẩn ).
3. Thiết bị thử:
-Máy nén.
-Thước lá.
4. Sơ đồ thí nghiệm:
-Sơ đồ đặt tải nén mẫu.
20
5. Số liệu và kết quả thí nghiệm:
Mác Thiết kế M200, SN = 2-4 cm
Kí
hiệu
mẫu
M1
M2
M3
Kích thước mẫu
(mm)
Khối
lượng
mẫu,G
b
h
l
145.3 151 160.7
156.1 159.5 166
14.8 152 160.5
(g)
-
Lực
Cường độ
Cường độ Mác
nén
chịu nén
chịu nén
bê
phá
(tuổi a ngày) (tuổi 28 tông
hoại,N
Rn
ngày),Rn
2
2
(Ngày) (cm )
(kG)
(kG/cm )
(kG/cm2)
200
272
219.43 35400
161
272
248.96 39600
159.06
272
224.96 36700
150.43
tb
Rn =156.83
Rntb=
Ngày
tuổi a
Diện
tích
nén,F
6. Nhận xét và kết luận:
- Do mẫu nén được tạo khá lâu với cấp phối thiết kế M=200 với độ sụt SN = 2 - 4.
Nhưng thực tế thí nghiệm cho thấy sau 272 ngày thì mẫu nén chịu lực nén phá hủy với
cường độ chịu nén chỉ bằng 78% cường độ chịu nén của bê tông mác 200. Lý do là vì mẫu
được tạo ra trước đó khá lâu, sai sót trong q trình tính tốn cấp phối, trong quá trình
trộn, mẫu chưa được bảo dưỡng đúng cách.
- Dựa trên cường độ chịu nén của bê tông trong thí nghiệm, ta thấy bê tơng là vật liệu
chịu nén tốt.
21
BÀI 6: THÍ NGHIỆM ĐỘ BỀN NÉN CỦA GẠCH ỐNG 4 LỖ
(Theo TCVN 6355-1:1998)
1. Mục đích:
- Xác định mác gạch theo giới hạn cường độ chịu nén của gạch 4 lỗ.
- Theo TCVN 1450:1986, gạch rỗng đất sét nung được phân thành các mác sau:35; 50;
75; 100; 125; 150.
Các kí hiệu quy ước:
GR90-1V47-M50 (Gạch rỗng dày 90-4 lỗ vuông - r =47% - Mác 50)
GR90-4T20 (Gạch rỗng dày 90-4 lỗ tròn - r =20% )
GR90-4CN40 (Gạch rỗng dày 90-4 lỗ chữ nhật - r =40% )
GR60-2T15 (Gạch rỗng dày 60-2 lỗ tròn - r =15% )
GR200-6CN52 (Gạch rỗng dày 200-6 lỗ chữ nhật - r =52% )
2. Nguyên tắc:
Đặt mẫu gạch lên máy nén và nén đến khi mẫu bị phá hủy. Từ lực phá hủy lớn nhất tính
cường độ chịu nén của mẫu gạch.
3. Mẫu thí nghiệm:
Số lượng mẫu thử nén là 5 mẫu gạch được gia công theo TCVN 6355-1:1998
Khi thử, mẫu ở trạng thái ẩm tự nhiên.
b
4. Sơ đồ thí nghiệm:
h
1. Mặt cắt ngang 1 viên gạch
S1
S2
S3
N
h
b
2. Sơ đồ đặt tải nén mẫu
N
5. Số liệu và kết quả thí nghiệm mẫu:
22
STT
1
2
3
4
5
Kích thước mẫu
(mm)
l
b
h
90,7
88.2
91.4
90.6
88.6
80,2
79.6
79.7
79.4
78.3
78.9
79.4
80
78.8
78.2
Chiều rộng sườn
(mm)
S1
S2
S3
11.4
11
11.8
11.2
10.7
10.3 10.8
9.7 9.8
10.9 9,7
10.9 10
10.4 10,5
Diện tích
chịu nén
nhỏ nhất
Fmin,
Lực
nén
phá
hoại
(cm2 )
Nn
29.48
26.9
29.61
29.08
28.00
(kG)
3475
4866
3070
3380
4982
Cường độ
chịu nén
Mác
gạch
Rn (kG / cm 2 )
117.88
180.90
103.68
116.23
177.93
tb
Rn 139.324
M125
6. Nhận xét và kết luận:
-Khi sắp bị phá hoại, gạch xuất hiện vết nứt từ trên xuống theo phương đứng theo
các cạnh giữa các lỗ. Điều này chứng tỏ các lỗ rỗng làm giảm khả năng chịu nén của gạch
-Chất lượng của các viên gạch không đồng nhất và có sự chệnh lệch lớn. Lý do là
bởi sự khuyết tật, quá trình phơi sấy và nung khiến gạch bị co ngót.
23
BÀI 7: THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH ĐỘ BỀN UỐN CỦA GẠCH THẺ
1. Mục đích:
Xác định mác gạch theo giới hạn cường độ chịu uốn của gạch thẻ.
2. Nguyên tắc:
-Đặt mẫu gạch lên 2 gối đỡ của phụ kiện thử uốn, tác dụng lực lên mẫu qua gối lăn
truyền lực ở giữa mẫu thử. từ lực phá hủy lớn nhất, tính cường độ chịu uốn của mẫu gạch.
-Theo TCVN 1450-1986 quy định độ bền uốn và nén của gạch rỗng đất sét nung
không nhỏ hơn các trị số trong bảng sau đây:
Độbềnnén
Mác gạch
(trung bình 5 mẫu)
150
kG/cm2
150
Độbềnuốn
(trung bình 5 mẫu)
kG/cm2
22
125
125
18
100
100
16
75
75
14
50
50
12
35
35
-
3. Mẫu thí nghiệm:
-
Số lượng mẫu thử uốn là 5 mẫu gạch nguyên được gia công theo TCVN 63552:1998.
Khi thử, mẫu ở trạng thái ẩm tự nhiên
4. Sơ đồ thí nghiệm:
1. Mặt cắt ngang 1 viên gạch:
2. Sơ đồ đặt tải uốn mẫu:
5. Số liệu và kết quả thí nghiệm mẫu:
24
Kích thước mẫu
(mm)
stt
1
2
3
4
5
l
L0
b
H
181.5
182.2
183.1
182.1
182.6
141.5
142.2
143.1
142.1
142.6
81.3
81.0
81.2
81.5
81.0
42.5
41.5
41.7
42.3
42.6
Đườn
g
kính
D
(mm)
Khối
lượng
mẫu
G
(kg)
Mome
n
kháng
uốn
Wxth
(cm3)
Lực
uốn
phá
hoại
N
(kN)
17.8
18.3
17.5
17.3
18.7
-
23.37
22.05
22.48
24.25
24.43
3.31
3.25
1.25
2.28
2.2
Mác
gạch
Mome
n uốn
Cường độ
lớn
chịu uốn
nhất
Ru
Mmax
(kG/cm2)
(kG.cm
)
1170.9
50.1
1155.4
52.4
447.2
19.9
809.97
33.4
784.3
32.1
tb
= 150 Ru =37.58
6. Nhận xét và kết luận:
- Gạch thẻ có cường độ chịu uốn khá nhỏ, do đó ta có thể kết luận gạch thẻ chịu uốn
khơng tốt.
- Các mẫu thí nghiệm có sự chênh lệch về cường độ chịu uốn rất lớn (Mẫu 1 : 33.3% ;
mẫu 2 : 39.4% ; mẫu 3 : 47%). Lý do là bởi sự khuyết tật, q trình phơi sấy và nung
khiến gạch bị co ngót, có sự sai sót trong khâu sản xuất.
25
