Đến giai đoạn cuối cùng thì cả tải trọng và biến dạng của thanh thép tăng lên liên tục đến khi phát ra tiếng nổ lớn thì thanh thép đã bị đứt, ngay lúc này ta xác định được giới hạn bền..
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA XÂY DỰNG BỘ MÔN: THỰC NGHIỆM XÂY DỰNG
ॐॐ🕮ॐॐ
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU XÂY DỰNG
GVHD: NGUYỄN NGỌC XUẤT SVTH: NGUYỄN VŨ TƯỜNG VI MSSV: 22520100387
LỚP: XD22A6 NHÓM: 10
NĂM HỌC: 2023-2024 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, THÁNG 03 NĂM 2024
Trang 2BÀI 1: THÍ NGHIỆM KÉO THÉP (VẬT LIỆU DẺO) 1 Kích thước mẫu:
- Mẫu hình trụ - Chiều dài:
+ Chiều dài cả thanh thép Lo = 354mm = 35,4cm; + Chiều dài đoạn thép lo= 169mm= 16,9cm; - Đường kính: do = 14,6mm = 1,46 cm
- Diện tích tiết diện: F= pi.r2 = 1,67 cm2
2 Các số liệu thí nghiệm:
Cấp tải trọng (KG)
Chỉ số đồng hồ đo biến
Trang 33 Vẽ đồ thị quan hệ giữa ứng suất σz và biến dạng dài tương đối εz
ĐỒ THỊ QUAN HỆ ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG 4 Xác định các chỉ tiêu cơ lý vật liệu:
- Giới hạn đàn hồi: σđh= Pđh/F0= 7500/1,67= 4491,017964 (KG/cm2) - Giới hạn chảy: σch= Pch/F0= 8000/1,67= 4790,419162 (KG/cm2) - Giới hạn bền: σb= Pb/F0= 9600/1,67= 5748,502994 (KG/cm2 ) - Mô đun đàn hồi: E=tanα= 4491,017964 /5,798817%= 77447,14075 (KG/cm2) - Hệ số nở hông: μ= 0,3
- Mô đun đàn hồi trượt: G= E/2(1+ μ) = 29787,36183 (KG/cm2)
5 Nhận xét quá trình thí nghiệm kéo mẫu thép:
Trang 4Lúc bắt đầu gia tải kéo thanh thép, ta thấy thanh thép chưa có hiện tượng biến dạng xảy ra Ta tiếp tục tăng tải thì thấy thanh thép bắt đầu có xuất hiện biến dạng dài ra Tiếp tục ta càng tăng tải trọng thì độ biến dạng của thanh thép cũng tăng theo đó là giai đoạn thanh thép làm việc đàn hồi Tiếp theo ta tăng tải trọng chậm lại nhưng thanh thép lại biến dạng tăng nhanh, lúc này thanh thép đã chuyển từ đoạn biến dạng đàn hồi sang biến dạng chảy dẻo Đến giai đoạn cuối cùng thì cả tải trọng và biến dạng của thanh thép tăng lên liên tục đến khi phát ra tiếng nổ lớn thì thanh thép đã bị đứt, ngay lúc này ta xác định được giới hạn bền Ta lấy thanh thép ra khỏi máy thì thấy thanh thép xuất hiện hiện tượng dài ra và đường kính nhỏ hơn ban đầu khá nhiều
Qua quá trình thí nghiệm kéo thanh thép, ta thấy được đặc tính cơ học của vật liệu thép; xác định được độ bền, độ chảy dẻo, độ đàn hồi của vật liệu thép
Một vài hình ảnh trong thí nghiệm kéo thép (vật liệu dẻo):
Trang 5BÀI 2: THÍ NGHIỆM KÉO GANG (VẬT LIỆU DÒN) 1 Kích thước mẫu:
Chiều dài: Chiều dài cả thanh thép Lo = 336mm = 33,6cm; Chiều dài đoạn thép lo= 185mm= 18,5cm; Đường kính: do = 20,1 mm;
Diện tích tiết diện: Fo = 3,14.r2= 3,17 cm2 ;
2 Các số liệu thí nghiệm:
3 Vẽ đồ thị quan hệ giữa ứng suất σz và biến dạng dài tương đối εz
Cấp tải trọng (KG)
Chỉ số đồng hồ đo biến dạng dài
Trang 6ĐỒ THỊ QUAN HỆ ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG 4 Xác định các chỉ tiêu cơ lý vật liệu:
Giới hạn bền: σb= Pb/Fo= 6500/3,17 = 2050,473186 (KG/cm2) Mô đun đàn hồi: E=tanα= 2050,47/ 3,189189= 642,9440212 (KG/cm2) Hệ số nở hông: μ= 0,25
Mô đun đàn hồi trượt: G= E/2(1+μ) = 642,9440212/2(1+0,25) = 257,1776085 (KG/cm2)
5 Nhận xét quá trình thí nghiệm kéo mẫu gang:
Chúng ta bắt đầu thí nghiệm kéo mẫu gang, ta điều chỉnh tải trọng bắt đầu tăng thì đồng hồ đo biến dạng dài cũng tăng nhưng tốc độ lại tăng rất chậm, ta nhận thấy được đây là giai đoạn đàn hồi của gang Ta tiếp tục tăng tải trọng lên thì đến một giới hạn nào đó sẽ phát ra tiếng nổ lớn đó là tiếng mẫu gang bị đứt ra thành hai phần, đó cũng là giai đoạn bền của gang; do gang là vật liệu dòn nên quá trình bị đứt gãy diễn ra nhanh hơn thí nghiệm kéo thép Qua đó ta có thể thấy đồ thị mối quan hệ giữa ứng suất và biến dạng dài được biểu diễn là 1 đường cong liên tục đi lên cho đến khi bị đứt gãy đường cong mới được dừng lại
Trang 7Một vài hình ảnh trong thí nghiệm kéo gang (vật liệu dòn):
Trang 8BÀI 3: THÍ NGHIỆM NÉN GANG (VẬT LIỆU DÒN)
1 Kích thước mẫu
Mẫu hình trụ Chiều dài: l0 = 21,9mm Đường kính: do = 13,90mm Diện tích tiết diện: Fo = 1,517cm2
2 Các số liệu thí nghiệm:
Số TT mẫu
Kích thước mẫu (mm)
Diện tích chịu nén
F (cm2)
Lực nén giới hạn Ngh (KG)
Cường độ chịu kéo giới hạn
4 Nhận xét quá trình thí nghiệm nén mẫu gang:
Thí nghiệm nén mẫu gang, ứng suất giới hạn của gang là tương đối lớn Qua đó ta có thể thấy gang là loại vật liệu chịu nén tốt Kết thúc thí nghiệm ta thấy mẫu gang bị phá hoại nứt xiên ra góc 45 độ so với trục của mẫu, ta thấy thời gian phá hoại mẫu nhanh chóng, vậy gang là vật liệu bị phá hoại giòn
5 Một vài hình ảnh trong thí nghiệm nén mẫu gang:
Trang 9BÀI 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
Kích thước mẫu (mm)
Diện tích chịu kéo
F (cm2)
Lực kéo giới hạn Ngh (KG)
Cường độ chịu kéo giới hạn Rk (KG/cm2)
Trang 10
5 Một vài hình ảnh trong thí nghiệm kéo gỗ dọc thớ:
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
Trang 11Số TT mẫu
Diện tích chịu nén
F (cm2)
Lực nén giới hạn Ngh (KG)
Cường độ chịu kéo giới hạn Rn (KG/cm2)
Trong quá trình ta nén khối gỗ, khi ta tăng tải trọng thì các thớ gỗ bên trong khối gỗ sẽ phải chịu sự đè nén đến mức tối đa sự chịu đựng của khối gỗ và sẽ xuất hiện các vết nứt, các thớ gỗ sẽ nứt ra theo phương dọc thớ Lúc này, nếu ta tiếp tục tăng tải trọng lên thêm nữa thì khối gỗ sẽ bị biến dạng vĩnh viễn, mất đi cấu trúc hình dáng ban đầu
6 Một vài hình ảnh trong thí nghiệm nén gỗ dọc thớ:
Trang 12BÀI 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
- Gối tựa truyền tải: 4 con lăn kim loại hình trụ D = 20, L = 30
4 Số liệu và kết quả thí nghiệm:
Số TT mẫu
Kích thước mẫu (mm)
Mô men kháng
uốn Wx
(cm3)
Diện Tích
F(cm2)
Chỉ số lực kế
Nn
(KG)
Lực uốn giới hạn Nu (KG)
Mô men uốn giới han
Mgh
(KGcm)
Cường độ chịu uốn
giới hạn Ru
(KG/cm2) Dài Rộng Cao
h
Trang 131 240 30 30 4,5 240 568 284 3408 757,33
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 rạng 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 thở 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
6 Một vài hình ảnh trong thí nghiệm uốn phẳng mẫu gỗ:
Trang 14BÀI 7: THÍ NGHIỆM NÉN BÊ TÔNG 1 Nguyên vật liệu
Xi măng: PCB40; a= 3,15 T/m3; o= 1,2 T/m3; Mac xi măng xác định theo phương pháp TCVN6016:1995
Cát vàng : a= 2,65 T/m3 ; oc= 1,45 T/m3 ; W=4 % ;
Đá dăm : ađ= 2,61 T/m3 ; ođ= 1,41 T/m3 ; W= 2% ; Đmax= 20 mm
Phụ gia : Không Nước : Trong phòng thí nghiệm
2 Yêu cầu
a Thiết kế cấp phối bê tông mac 300 b Thí nghiệm xác định độ sụt SN của hỗn hợp bê tông c Chế tạo 3 mẫu bê tông kích thước 15x15x15cm để xác định mac bê tông theo cường độ chịu nén
3 Thiết kế bê tông
Bê tông mac M300, 3 khuông 15x15x15(cm)
4.Trình tự chế tạo 3 mẫu xi măng
Chúng ta dùng cân kỹ thuật trong phòng thí nghiệm để cân khối lượng cát, đá và xi măng
Trang 15Chúng ta tính toán lượng nước và quy đổi từ lít sang KG sau đó dùng cân kĩ thuật để đong lấy nước
Sau khi đã đong xong tỉ lệ cát, đá, xi măng và nước Ta bắt đầu quá trình trộn bê tông Trước hết ta cho xi măng và cát vào máng, trộn khô 2 vật liệu đó tới khi đều và trở thành một hỗn hợp đồng nhất bằng phương pháp trộn tay
Sau khi đã trộn đều hỗn hợp trên ta cho tưới đều lượng đã tính toán lên khắp bề mặt của hỗn hợp xi măng – cát và tiếp tục trộn đều
Cuối cùng chúng ta cho đá vào hỗn hợp cát- xi măng – nước và trộn thật đều trước khi cho ra khuôn
Trước khi cho ra khuôn, ta thực hiện công tác đo độ sụt của bê tông bằng dụng cụ côn thử độ sụt bê tông (hình nón cụt) kết hợp với que đầm, bay trộn, thước đo
Sau khi đo xong độ sụt bê tông, ta đổ bê tông đã trộn hoàn thành vào khuông 15x15x15, ghi tên nhóm và gửi khuông bê tông trong phòng thí nghiệm, dọn dẹp vệ sinh phòng thí nghiệm
6 Đo độ sụt xi măng
Ta đặt “côn thử độ sụt bê tông” lên nền máng Ta đổ bê tông đã trộn đều vào “côn thử độ sụt bê tông” lần lượt thành 3 tầng, mỗi tầng cao 1/3 chiều cao “côn thử độ sụt bê tông” Tiếp theo, ta đổ bê tông vào “côn thử độ sụt bê tông” tầng thứ nhất, ta dùng que chọc bê tông qua côn từ 20-25 lần, chọc đều diện tích bê tông trong côn Sau đó ta tiếp tục đổ bê tông vào “côn thử độ sụt bê tông” tầng thứ 2, ta cũng dùng que chọc lượng bê tông trong côn 20-25 lần, tầng sau xuyên qua tầng trước từ 2-3cm Tiếp tục ta đổ bê tông vào “côn thử độ sụt bê tông” tầng thứ 3, tầng này ta vừa đổ vừa chọc đều bề mặt bê tông
Gạt lượng bê tông dính trên thành, sao cho lượng bê tông vừa đầy ngang thành “côn thử độ sụt bê tông”
Ta nhẹ nhàng từ từ nhấc “côn thử độ sụt bê tông” theo phương thẳng đứng Ta để “côn thử độ sụt bê tông” sang chỗ khác rồi đo điểm cao nhất của khối bê tông Số liệu chênh lệch giữa chiều cao đo từ điểm cao nhất của khối bê tông xuống máng và chiều cao “côn thử độ sụt bê tông” là độ sụt của khối bê tông
Thời gian từ khi đổ hỗn hợp vào côn đến khi nhấc côn khỏi khối hỗn hợp không quá
150s
Trang 16Loại bê tông
Trang 17Sơ đồ thí nghiệm:
Số liệu và kết quả thí nghiệm:
Kích thước viên mẫu: 150 x 150 x 150 (mm) Mac thiết kế M300, SN= 12 (cm)
Kí hiệu mẫu
Kích thước mẫu (mm)
Diện tính chịu
nén, F
Lực nén phá hoại, N
Cường độ chịu nén (tuổi 25 ngày), Rn
Mac Bêtông
Trang 18Nhận xét quá trình thí nghiệm nén bê tông: Khi nén bê tông trải qua 4 giai đoạn :
Giai đoạn 1: Bê tông co ngót của vữa trong quá trình thuỷ hóa, sự thay đổi thể tích của bê tông bị ngăn cản bởi cốt liệu dẫn đến bê tông xuất hiện các vết nứt trước khi bê tông chịu tải, các vết nứt ảnh hưởng nhỏ khi bê tông chịu tải trọng nhỏ
Giai đoạn 2 : Khi bê tông chịu tác động của ứng suất vào khoảng 30-40% cường độ chịu nén của nó, ứng suất tại bề mặt của cốt liệu sẽ vượt qua ứng suất kéo, các vết nứt chỉ gia tăng khi
Trang 19tăng tải trọng Tải trọng tăng thêm được phân phối vào những chỗ chưa nứt, sự phân phối này làm đường quan hệ ứng suất và biến dạng vị bẻ cong
Giai đoạn 3: Khi bê tông chịu tác động của ứng suất vào khoảng 50-60% cường độ chịu nén của nó, các vết nứt xuất hiện và phát triển giữa các vết nứt kết dính Các vết nứt này phát triển song song với tải nén do sự gia tăng của ứng suất ngang Các vết nứt chỉ gia tăng khi tải trọng tăng và giữ nguyên khi tải trọng không đổi
Giai đoạn 4 : Khi bê tông chịu tác động của ứng suất vào khoảng 75-80% cường độ chịu nén của nó, số lượng vết nứt xuất hiện càng nhiều và liên tục Phần bê tông chưa bị phá hoại làm nhiệm vụ chịu tải thu hẹp dần
Dựa trên các lí thuyết tính toán, chỉ tiêu vật lí của nguyên vật liệu được chuẩn bị sẵn, ta tính toán được cấp phối cho 1m3 bên tông, từ đó tính ra khối lượng vật liệu cần thiết để đúc 3 khuôn mẫu Tiến hành trộn các nguyên vật liệu xi măng, cát, đá, nước theo tỉ lệ đã tính toán ở trên ta được hỗn hợp bê tông xi măng
Việc lựa chọn mác xi măng là rất quan trọng, vì phải đảm bảo vừa đạt mác bê tông thiết kế vừa đảm bảo yêu cầu kinh tế Tránh dùng xi măng mác thấp để chế tạo bê tông mác cao và ngược lại Ở đây chúng ta chế tạo bê tông mác 250 sử dụng PCB40 có mác 400 là hợp lý
Đá nên chọn loại đá có kích thước ổn định đồng đều Cát nên chọn cát sạch, ít lẫn tạp chất
Nước máy sử dụng trong phòng thí nghiệm Vậy bước đầu ta có tỉ lệ nguyên vật liệu cho hỗn hợp bê tông mác 300, độ sụt 10cm sử dụng xi măng PCB40
Ta thấy độ sụt nằm trong khoảng cho phép Ứng với mỗi hạng mục; vị trí thi công hạng mục; cách đổ bê tông bằng đổ tay, bơm cần hay bơm tĩnh; cũng như đặc điểm về thời tiết, khí hậu, sẽ có các độ sụt khác nhau Cần dựa vào yêu cầu thiết kế để có đánh giá độ sụt có đạt yêu cầu hay không
Độ sụt bê tông là 1 chỉ tiêu quan trọng của hỗn hợp bê tông, quyết định đến biện pháp thi công cũng như ảnh hưởng tới sự phát triển cường độ của bê tông Do đó việc kiểm tra độ sụt bê tông thường được thực hiện tỉ mỉ, chính xác nhằm đảm bảo điều kiện tốt nhất đúng thiết kế trước khi tiến hành đổ bê tông