BÁO cáo THÍ NGHIỆM sức bền vật LIỆU vật LIỆU xây DỰNG THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM kéo nén các mẫu vật LIỆU

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 - Vẽ được biểu đồ quan hệ ứng suất biế

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP HCM

BỘ MÔN THỰC NGHIỆM XÂY DỰNG

-BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU

VẬT LIỆU XÂY DỰNG

NHÓM 1 GVHD: THẦY TRƯƠNG 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 công công việc trong nhóm:

- Bảng phân công dưới đây là phân công thực hiện báo cáo, xử lý số liệu, nhận xét vàđánh giá

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 dòn)

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 18520100286 B6: TN uốn phẳng mẫu gỗ

7 Bùi Xuân Khải 18520100168 B7: Chế tạo mẫu bê tông - vữa xi

măngB8: Thí nghiệm thử độ sụt (SN)

8 Lê Quang Hùng 17520800170 B9: TN xác định giới hạn bền nén

của bê tông

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

- 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 dòn

o 1 mẫu thí nghiệm nén mẫu vật liệu dòn

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

- Thiết bị gây tải: máy kéo vạn năng 5T

- Đồng hồ đo chuyển vị khuếch đại cao tầng

- Thước kẹp khuếch đại 10 lần

- Được trình bày theo nội dung từng bài thí nghiệm

3

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

- Diện tích tiết diện ngang : F0 = 136,85 mm2 = 1,3685 cm2

b) Sau khi thí nghiệm:

- Đường kính: Không gân d0 = 8,5 mm, có gân d1 = 9,2 mm

- Diện tích tiết diện ngang : F1 = 61.5 mm2 = 0.615 cm2

4

6649.62 6722.69

6028.50 6028.50

5699.67 5626.60 5000.00

4384.36 4000.00

Ứng suất 3653.64

730.73 0.00

ch 7800

 5699.7kG / cm2

F0 1.3685

5

Độ thắt tỉ đối:

(F0 F1)

100% 1.3685 0.615 100% 55.06%

5 Nhận xét quá trình thí nghiệm kéo mẫu thép:

- Trong quá trình kéo thép, ta vẽ được biểu đồ ứng suất – biến dạng như trên, bao gồmcác 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 dạngđàn hồi của thép Khi đó, mối quan hệ của ứng suất và biến dạng là tuyến tính và tuân theođịnh 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 không 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 tảitrọng 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 phùhợp 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 xúcgiữa thép và máy chưa phù hợp tiêu chuẩn, sai sót khi sản xuất thép,…

7

BÀI 2: THÍ NGHIỆM KÉO GANG (VẬT LIỆU DÒN)

8

3 Vẽ biểu đồ ứng suất z và biến dạng tỉ đối z

2823 2500

2567 2383 2200

Ứng suất 1833

1650 1500

1467 1283 1000

1100 917 733 500

9

5 Nhận xét quá trình thí nghiệm kéo mẫu gang:

- Khác với thí nghiệm kéo thép, khi tiến hành thí nghiệm kéo gang, tải trọng tăng thìbiến dạng cũng tăng nhưng tăng rất chậm Tăng tải trọng đến mức 9100 kG thì thanh bị đứtđột ngột (có tiếng nổ lớn) Gang không trải qua những giai đoạn chảy như thép nên không cógiới 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 nghiệmkéo 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 không tạo

ra eo thắt và đường kính cũng không thay đổi cũng như không có nút thắt như trong thí nghiệm kéo thép

- Các đặc trưng cơ học của gang: Gang là vật liệu dòn, biến dạng của gang tăng ít khitải trọng tăng Gang chỉ tồn tại giới hạn bền khi kéo

- Do vậy có thể kết luận: gang là vật liệu dòn, chịu kéo kém

- Kết quả thí nghiệm tương đối phù hợp về đặc tính của gang Tuy nhiên vẫn cònnhiều 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 quá trình đọc đồng hồ đo, mẫu gang thínghiệm 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 DÒN)

3 Vẽ biểu đồ quan hệ ứng suất và biến dạng dài tương đối :

6000

5500

5728.55 5400.65

3000

3086.09

Ứng suất 2700.33

2500

2314.57 2000

1928.80

1500 1543.04

1000

1157.28 771.52 500

385.76 0

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 tảitrọng tăng đều giá trị tương đối lớn 14850 kG thì mẫu gang bị phá hoại Ứng với giá trị tảitrọng 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 đặctính của gang, tuy nhiên vẫn còn những sai sót trong quá 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

4 Số liệu và kết quả thí nghiệm:

Lo

100 30

Kích thước mẫu (mm) Diện tích Lực kéo Cường độ

Số TT Mẫu Dài Rộng Cao chịu kéo giới hạn chịu kéo giới

- Gỗ bị phá hoại theo thớ dọc của gỗ

- Trong quá 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 không giống nhau theo các phương và theo vịtrí Trong thực tế gỗ còn 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:

Kích thước mẫu (mm) Diện tích Lực nén Cường độ

14

BÀI 6: THÍ NGHIỆM UỐN PHẲNG MẪU GỖ

- 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:

Moment Chỉ số Lực uốn Moment Cường độ

- 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

- 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

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

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

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

- Cát vàng:ac = 2.65 T/m3 ;oc = 1.45 T/m3 ; W= 2 % ;

Giảm nước: Không; Liều lượng: Không;

Chất lượng cốt liệu: Trung bình

2 Yêu Cầu

- Thiết kế cấp phối bê tông mác 250; SN = 4-6 cm

- Thí nghiệm xác định độ sụt SN của hỗn hợp bê tông (bài 2)

- Chế tạo 3 mẫu bê tông 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 nguyên vật liệu

- Tính toán (theo phương pháp thể tích tuyệt đối và công thức thực nghiệm của

loại cốt liệu trung bình) Ntt = 200(l/m3)

-  : Hệ số tăng vữa (hệ số bao bọc) : Tra bảng.

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 nguyên vật liệu để đúc 3

mẫu bê tông (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 tông.

4 Kết quả thiết kế cấp phối bê tông

18

BÀI 2:THÍ NGHIỆM THỬ ĐỘ SỤT (SN) CỦA HỖN

HỢP BÊ TÔNG

(Theo TCVN 3106:1993)

1 Mục Đích: Xác định độ sụt SN của hỗn hợp bê tông.

- 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)

- Hỗn hợp bê tông được trộn bằng tay

- Khối lượng nguyên vật liệu: theo bài 1

- 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 côn và điểm cao nhấtcuẩ 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 không quá150s)

6 Số liệu và kết quả thí nghiệm :

19

BÀI 3: THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH GIỚI HẠN BỀN NÉN CỦA

BÊ TÔNG (Theo TCVN 3118:1993)

1 Mục đích:

-Xác định mác bê tông 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 Cường độ chịu nén ở tuổi 28 ngày

-Nhóm mẫu gồm 3 viên mẫu

-Kích thước viên mẫu chuẩn 150x150x150 mm (Các viên mẫu khác kích thước trênkhi 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 Kích thước mẫu Khối Ngày Diện Lực Cường độ Cường độ Mác

được tạo ra trước đó khá lâu, sai sót trong quá trình tính toán 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 tông 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:

 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

2 Sơ đồ đặt tải nén mẫu

5 Số liệu và kết quả thí nghiệm mẫu:

N

N

22

STT Kích thước mẫu Chiều rộng sườn Diện tích Lực Cường độ Mác

- 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

2 Sơ đồ đặt tải uốn mẫu:

5 Số liệu và kết quả thí nghiệm mẫu:

24

Mome Lực Mome

25