Thí nghiệm và bài tập vật liệu xây dựng

oht4 AS MH PHAM DUY HUU - NGUYEN BAO KHANH TRUONG BAI HOC GIAO THONG VAN TAL-CO $6 THU VIEN 000855 Thi nghiém va bai tap VAT LIEU XAY DUNG TRUONG DAI HOC GIAO THONG VAN TAI HÀ NỘI, 2000 LOI NOI DAU Giáo trình thí nghiệm tập Vật liệu xây dựng viết theo yêu cầu đổi nội dung đào tạo theo chương trình đào tạo ngành Xây dựng cơng trình giao thơng Giáo trình trình bày thí nghiệm cho vật liệu xây dựng Cầu đường như: bê tông, xi măng, bi tum, bê tơng átphan thép Các thí nghiệm đặc biệt thí nghiệm khơng phá vỡ mẫu trình bày sách khác Sách viết theo tiêu chuẩn Việt Nam tiêu chuẩn Quốc tế khác sử dụng việt Nam: ASTM - AASHTO Phần tập viết chủ yếu theo cấp vấn để nêu giáo trình Vật liệu xây đựng trường Đại học GTVT-1997 Phan công biên soạn sau: Chủ biên viết phần thí nghiệm: Phần tập giảng: Phạm Duy Hữu Nguyễn Bảo Khánh Phạm Duy Hữu Theo chủ trương viết đủ, sách dày chấc cịn có chỗ chưa hợp lý, mong góp: ý bạn đọc Sách tài liệu học tập cho sinh viên ngành Cơng trình ngành khác Các cán kỹ thuật tham khảo ghen) cứu sinh dùng làm tài liệu Nhóm tác giả MUC LUC Chương 1: : THÍ NGHIỆM CÁC TÍNH CHẤT CỦA CÁT, ĐÁ VÀ NƯỚC DÙNG TRONG XÂY DỰNG 1- Cát xây dựng-yêu cầu kỹ thuật TCVN 1770-86 10 2- Đá dăm sỏi sản xuất từ đá thiên nhiên-yêu cầu kỹ thuật TCVN 1771-87 -_ _ Phương pháp xác định khối lượng riêng cát xây dựng TCVN 339-86 - 12 15 Phuong phdp x4c định khối lượng thể tích độ xốp cát xay dung TCVN 340-86 17 - _ Phương pháp xác định độ ẩm cát TCVN 341-86 18 Phương pháp xác định thành phần hạt mô đun độ lớn cát TCVN 342-86 Phương pháp xác định thành phần hàm lượng chung bụi, bùn, sét cát TCVN 342-86 20 - Phương pháp xác định hàm lượng tạp chất hữu cát TCVN 345-86 21 -_ Phương pháp xác định hàm lượng sunfat sunfit cát TCVN 22 346-86 Phương pháp thử đá dăm sỏi làm bê tông TCVN-1772-87 - Phương pháp thử độ mài mòn cốt liệu thô máy LOS ANGELES - Nước cho bê tông vữa-yêu cầu kỹ thuật TCVN 4506-87 23 42 44 Chương 2: THÍ NGHIỆM VƠI VÀ XIMĂNG Thí nghiệm - vơi can xi xây dựng TCVN 2231-93 2- Ximang PORTLAND | g 41 ẹ 51 3- Yêu cầu chung phương pháp thir co ly ximang TCVN 4029-85 52 4- Phương php thir - bén ximangTCVN 6016-95; ISO 679-89E +x 5- Thử lượng nước tiêu chuẩn, thời gian đông kết độ ổn định xi măng TCVN 6017-95; ISO 9597-89E » %_6- Phương pháp thử độ dẻo tiêu chuẩn xi măng * 7- Phương pháp thử thời gian ninh kết hồ ximăng Chương 3: tới s ˆ 6ø 68 ⁄ THÍ NGHIỆM HỖN HỢP BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG XIMĂNG 1- Hỗn hợp bê tông riặng bê tông nặng lấy mẫu, chế tạo bảo dưỡng mẫu thử 2- Hỗn hợp bê tông nặng phương pháp thử độ sụt theo TCVN 3106-93 3456- 61 Hỗn hợp bê tông Phương pháp thử Phương pháp thử Phương pháp thử ~ nặng phương pháp VEBE xác định độ cứng TCVN 3107-93 Ra = I.56 x 600 = 936 daN/cmẺ Cường độ động lớn cường độ tĩnh là: ' “Trường hợp l: 228 đaN/ cm, “9 0) ~ Trường hợp 2: 336 daN/ cm" s74 ty F 17 Đáp số: Hệ số phẩm chất vật liệu lần lugtia: CBAM =5 173 Sgi thuy tinh = 1.96 Gỗ mỏng = 1.05 Thép CT3 = 0.53 18 Đáp số: Hp =2.6% Hv=6.4% 19 Áp dụng công thức: Ho a =-2%.qm bh Cy =e ie = re, HP" © H™ p2 Ê Yn Con Mặt khác: pe [ng P “Fh te Yn q™ : Eg Con si p x Ho Ya mn Yn Con Mau bio hoa nude toan phdn nén Con = | ? Thay số ta có: =— wh Ub AIR fry qin yer Trong đó: a b tỷ lệ phối hợp cát A B (cỡ hạt sót tích luỹ sàng 2.5mm), cịn C:s lượng sót tích luỹ hỗn hợp Ab sàng 2.5 Theo biểu đồ hình, phạm vi cho phép lượng sót tích luỹ cát hỗn hợp AB sàng 2.5mm từ 0- 20% Qua điểm 0, 20% vẽ hai đường m, n soñg song với trụ hồnh biểu đồ hình Tìm giao điểm chúng với đường AzsBzz P Q chiếu hai điểm P, Q lên trục hoành điểm Pa, Pb, q,, qụ x——— Phạm vi cho phép tỷ lệ phối hợp cỡ hạt sót sàng 5mm c cát A, B 1a Pa, qa P, qụ Điểm q, vượt 100%, nên lấy đến 100% caine nhu diém ì% vượt 0%, nê lấy đến 0% ma) 4| Đối với sàng khác, làm Tượng tự1 vậy, dđược È phạm vi phối hợp cho phép cỡ hạt khác cát A, B Tìm phạm vi chung tất phối hợp cát A B để cấp 100%, nên cần tìm tỷ lệ phối hợp định tỷ lệ phối hợp hai loạ cát, khơng phạm vi aa dinh Đó phạm vi tỷ lệ phối tốt Vì hai tỷ lệ phối hợp cát A B cộng lại cát A, sau tính tỷ lệ cát B = 100 - A: xác cần ý đến trục hoành Sau giải kết sau: Tỷ lệ phối hợp cát A: 48 - 55% Tỷ lệ phối hợp cát B: 45 - 52% q26b 05 ơN MU f| Boe Nếu cần tỷ lệ phối hợp tính trị số trung bình phạm vi 1a: Tỷ lệ phối hợp cát A: 51.5% Tỷ lệ phối hợp cát B: 48.5% =| ‡ rer Để thuận tiện, dùng tỷ lệ phối hợp hai loại cát A:B = 50:50 định tỷ lệ phối hợp hai loại cát A B, lên cân nhấc kinh tế Nên dùng tỷ lệ pha, trộn cho phép lớn loại cát rẻ dé cung cấp để đạt hiệu cao i { 40 Đáp số: se Cỡ sàng 178 (mm) Tiêu chuẩn nhà nước x Ai 2,5 0+20 16 125 0,63 0,315 15 45 35 +70 70 + 90 40 70 88 0,14 90 + 100 97 { Loại I i Ai | | 24 30 H8 - | Đạt T/C Tepe ep] 37 | 28 70 86 '| TĐỔ a yi Loại` 43 || atKhông VE 16" 14 é 41 Đáp số: Ty lệ phối hợp cat A, B là: 5U% 5U% 42 Đáp số: NĐ=178 lít X =312kg C= 600kg D = 1283 kg 43 Đáp số: NĐ = 127,8 lít X=263 kg C=515 kg D = 1090 kẹ (trong 436 kg đá 10 + 20 mm 854 kg đá 20 + 40 mm) 44 Gọi đá đăm, cát, xi măng nước 1m hỗn hợp bê tông là: D,C,X,N Theo dé bai ta có: I:2:4 X:C:Ð= N/X = 0,42 > C=2x Đ=4x N =0,42X Khối lượng thể tích bê tơng: Your =2,3 g/cm? = 2300 (kg/m*) Giả thiết khối lượng nước bay không đáng kể, ta có: Đ+C+X+N=Yewr 4X +2X+X +0,42X = 2300 7,42X = 2300 — C= 620 kg X=310kg D = 1240kg N = 130 lit 45 Đá 1-2: 526kg ' 5022 tì Đá 2-4: 790 kg oq Cát: 400 kg Xi mang: 434 ke : Nước: 174 lit 46 Đáp số: N=155 lit X =287 ke C=655 ke Đ= 1340 kg ` ¡ 179 47 Đáp số: N=240 lít X=490kg C=570 kg 48 Đáp số: N= 163 lít X=326 kg C= 652 kg 49 Giả sử tỷ lệ D = 1304 kg X/N $< 2,5 Ap dụng công thức: Ry =A*R,[Š~05) ho N 0,6x % Rs, 6505, qd) 14 +0,5 Theo đầu có SN = cm Dmax đá dăm = 20mm Tra bảng lượng nước ta có: N = 195 lit Lượng xi mang XI = 2,17.195 =423 kg Giả thiết cơng trình trực tiếp tiếp xúc với nước Do thi công thủ công nên Xmin = 265 kẹ XI >Xmin Khi dùng xi măng PC 50 Theo công thức (1) có: N = eae +0,5 = 1,83 SN khơng đổi + N= 195 lit > X3 = 1,61.195 X3=314kg 180 Vay Muu way At mang Vy vang © e vy uu 1uuny Al mang glam 00 Kg Vay thay xi măng PC 40 PC 60 lượng xi măng giảm 109 kg ~- Cường độ bê tông dùng xi măng PC 40: x Ry -a-R,(X-05] Ro = 0,6 50(2,17 - 0,5) Re = 50(MPa) - Cường độ bê tông dùng xi măng PC 60 Ro = 0,6 60(2,17 - 0,5) Re = 60(MPa) Vậy tăng mác xi măng mác bê tông tăng, 50 Đáp số: - Cường độ tăng 17:76 MPa - Lượng xi măng tiết kiệm 105 kg 51 Đáp số: N =116lít X =286 kg C=573 kg D=1146kg Your= 2.235 g/cm’ 52 Đáp số: Kaen ép = 0.979 53 Đáp số: N=2I10 lit X =337kg C= 1036 kg Sdi = 277 kg 54 Đáp số: & = 1,79 55 Đáp số: Kièn ép = 0.98 56 Đáp số: t = 80 s ` 57 Đáp số: Lượng vật liệu bớt đi: X=9tấn C=13/7m'° D=22,5 m* Your = 2.29 g/em* 58 Đáp số: x03 — Ry =82.3MPa 181 Khi N_035-5R, =72.2MPa x N —=0.4-—>R, = 65MPa X —N =0.45 — Rụ =56MPa x %N = 0.5 —> Ry = 48.7MPa 62.3 72.2 65 56 48.7 a 03 03504 945 OF D6 thi N ⁄ Nhận xét: Khi Rx khơng đổi, tăng tỷ lệ N/X cường độ bê tông giảm 59 Từ công thức quan hệ Ro thời gian Rm _ lạm er Xác định cường độ nén bê tông tuổi ngẫu, ngày, 14 ngày 28 ngày Theo đầu xác định Rn của bê tông tuổi cho thêm phụ gia CaCl: Từ vẽ đồ thị cho hai trường hợp R, t(ngay) D6 thi 182 ; ˆ Nhận xét: tuổi ngày, khí có phụ gia CaClz cường độ bê tơng tăng nhanh vượy bậc Tuy nhiên sau 28 ngày rắn xu Ro có phụ gia có giá trị nhỏ Rb khơng có phụ gia, chí theo thời gian Rb bị giảm dần cấu tric dé xi mang bị phân huy vi CaCh 60 Đáp số: 3450 61 Đáp số: 64% 62 Đáp số: Pmax = 3,83 daN/em’ 63 Đáp số: Độ rỗng giảm 1,55% ’ : 64 Đáp số: N/X = 0,6 65 Đáp số: RỊ? =20,IMPa 66 Phương trình cân nhiệt lượng bê tông #owr 'Cg :tp =X-Cx 02 Xt, -tx +C-Cc 10-1 4Dty #X-E a N -tp + -tc+Ð-'Cp ty C, -Cn BD Đi toi ta s oad huni A (x + C+B)-0,253 - mm “Từ ta có nhiệt độ lý thuyết bê tông đông cứng ˆ ty = 29,5°C —> nhiệt độ bê tông tỳ = 27°C 61 Đáp số:t=13/7gBỜ 68 Đáp số: lens ane Rx = 300 daN/cm’ thi Rb = 270 daN/cm’ Rx = 400 daN/cm? thi Rp = 360 daN/cm? Rx = 500 daN/cm? thi Re = 450 daN/cm’ Rx = 600 daN/cm’ thi Rb = 540 daN/em? 69 Đáp số: Rx = 500 daN/cmÈ nạ 70 Đáp số: Lượng dùng xi măng tăng 1,65 lần 71 Đáp số: 51,4 kg 72 Đáp số: 27 kg 73 Đáp số: Lượng xi măng giảm dần 74 Đáp số: - Khi cốt liệu chất lượng cao: X = 290 kẹ , t0 1< hi tua ~ Khi cốt liệu chất lượng trung bình: X = 305 kg ~ Khi cốt liệu chất lượng thấp: X= 324kg 75 Cát sông sạch, độ lớn trung bình, sử dụng tốt 76 Đáp số: Chọn loại cát I „ cớ! loai A cấp hop be tong át phan n hỗ o ch u liệ cốt thể dùng để làm TT Loại đá cho có , hỗ sau: n theo bảng 78 Kết tính tố F—-sàng| Cỡ Loai F Ai - _ 20 10 442 40 - 1.5 54 6.5 96.8 12 _ 2.8 9.8 98_ 70 40 š 80 94 Loai ; Ai | 1.5 “88 100 Chỉ có loại đá dùng đá b 79 Đáp số: chọn loại 80 Đáp số: B=8.08% đá để sử dụng 81 Đáp số: chọn loại tính theo cơng thức:' 82 Lượng Bitum —Vo-Vạ, NT op 7B Ộ ng hỗn hợp cốt liệu rỗ lỗ h tíc ể Th Vo: đó: Trong atphan h lỗ rống bê tơng V;: Thể tíc Vậy: : 28.1%) pa i574 1.35 theo thể tích: 83 Độ rỗng hỗn hợp V.= 2.6—1.85 2.6 : “Thể tích Matit atphan 0.288 x 1.25 = 0.36 mẻ atphan: Thể tích vữa bê tơng sau (theo thể tích đặc): nhị u liệ vật i loạ c cá atphan, phần Trong Im’ vita be tong = 0.336 m’ - Matit atphan: 0.36/1.07 kg Hay: 0.336m? x 2.1 = 70 1.07 = 0.93 LÊ - Hon hợp cốt liệu: 1/ 1720 kg Hay: 0,93mẺ x I.85 Z + Lượng đá dam: 1/20 x 0.6 = 1032 kg + Lượng cát: 1720 x 0.4 = 688 kg + Luong bitum: 706 x 0.16 = 113 kg Khối lượng thể tích hỗn hợp: 706 + 1720 = 2426 (kg/ m”) Thành phần bitum: — B=; LẺ ,I00= 4.7% 2426 84 Đáp số: Ð = 1210 kg, C=750 kg BD = 132 kg Matit atphan = 269 kg, 85 Xem bai 83 86 Đáp số: Ð = 51.6% C=38.7% BD =9.7% B=6% 87 Dap s6: D = 46% C= 25.5% BD = 18.5% B=7% 88 Đáp số: Ð = 40% C= 38.2%" BD = 21.8% | B=6% 89 Dap s6: D = 58.5% C= 28% BD =7.5% B=5% 90 Đáp số: Ð = 49% C=30% Bb =21% B= 8% 91 Đáp số: Ð = 50% C=40% BĐ= 10% \8 92 Đáp số: Ð = 53% C=11% BD = 10% M=26% 93 Dap s6: D = 30% : C=20% BD = 14% M = 36% 94 Đáp số: W = 75% 95 Áp dụng công thức: w= S1-82 ,too G2 Trong d6: G,: khối lượng trước sấy G;: khối lượng mẫu khơ hồn tồn Kết tính tốn cho mẫu: W(%) = Th tự m |m |ÐØ |O |ø |> 90 10.5 1:8 45 50 87.5 96 Đáp số: W = 13% 97 Đáp số: K = 0.6 98 Áp dụng công thức: Ơi; =0„ -k+B(w—20) 99 Xác định cường độ gỗ độ ẩm cho xây dựng biểu đồ mối quan hệ , cường độ - độ ẩm 100 Đáp số: Ø,;= 815 daN/cm? 101 Cường độ giới hạn ép gỗ độ ẩm 21% là: 1280 „_ gy = 22? 2320daNiem? Cường độ giới hạn ép độ 4m tiêu chuẩn là: “186 bo ys = 320 x 1.385 + 4.5(18 - 20) 6,5 = 443 daN/cm* Hệ số phẩm chất gỗ cho: ay Kpc = 443/680 = 0.65 102 Đáp số: Kpe= 1.04 103 Đáp số: ơ; = 1046 daN/cm° 104 Đáp số: W = 7.5% =0.666 g/ cm? 6,5 = 288 daN/cm? 105 Giới hạn chảy ơc = 22.7 daN/mmẺ Cường độ giới hạn chảy ogn = 38.7 daN/mm’ Độ kéo dài tương đối: = 27.4% Độ thắt hẹp tương đối: W = 57% “Tra bảng mác thép ta có loại thép thí nghiệm có mác CT: 106 Giới hạn chảy øc = 95.5 daN/mm° Cường độ giới hạn chảy ơn = 104.5 daN/mm? Độ kéo dàitương đối: = l5% Độ thắt hẹp tương đối: \ = 55% Tra bảng mác thép ta có loại thép thí nghiệm có mác 80 107 “108 109 110 111 L2: 113: Đáp số: P = 98100 daN Đáp số: Khơng có lợi Đáp số: 0.36p, Độ cứng thép: 48 daN/mm” Đáp số: Độ cứng thép: 55.6 daN/mm” Đáp số: An = 15.2 Kg.m/cm": Đáp số: Hàm lượng Beclit: 38% Hàm lượng Xementit: 5.7% ` 114 Đáp số: CT; „ 115 Làm thí nghiệm vào kết thí nghiệm để giải thích 116 Đáp sơ: Thép 30XI”XC: 3508 daN Thép 25XTI"2C: 4242 daN 117 Đáp số: 0.26 cm 118 Đáp số: tương tự 114 119 Đáp số: Cần loại thép có độ mài mịn nhỏ khả chống va đập cao 120 Đáp số: tương tự 109 187