MỤC LỤC BÀI 1: XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH VẬT LIỆU .... XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG CỦA VẬT LIỆU .... - Xác định khối lượng riêng và khối lượng thể tích của một số loại
XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH VẬT LIỆU
XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG CỦA VẬT LIỆU
1 Mục đích và ý nghĩa thí nghiệm
- Áp dụng các kiến thức cơ sở lí thuyết vào thí nghiệm thực tiễn
Xác định khối lượng riêng và khối lượng thể tích của các loại vật liệu là rất quan trọng để áp dụng vào tính toán vật liệu cho công trình, kho dự trữ và phương tiện vận chuyển, cũng như tính toán cấp phối bê tông.
- Tính toán lại khối lượng của vật liệu để trong thời gian dài trong quá trình bảo quản
2 Dụng cụ, thiết bị và vật liệu thí nghiệm
2.1 Xác định khối lượng riêng của xi măng– TCVN 4030:2003:
- Bình xác định khối lượng riêng, bình cao cổ
- Cân kỹ thuật, chính xác đến 0,01 g
- Phễu nhỏ, đĩa đựng xi măng, giấy thấm
- Xi măng cần để thí nghiệm
2.2 xác định khối lượng riêng của cát- TCVN 7572:2006
- bình tỷ trọng có vạch chuẩn
- cân kỹ thuật có chính xác 0.1g
- đĩa đựng và giá xúc, ống pipet
3.1 Xác định khối lượng riêng của xi măng– TCVN 4030:2003:
- Mẫu xi măng được sấy khô đến khối lượng không đổi và để nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng thử nghiệm
Đặt bình khối lượng riêng vào bể ổn nhiệt với nhiệt độ duy trì ở 27 ºC ± 2 ºC, đảm bảo phần chia độ của bình ngập trong bể và giữ chặt để tránh bình nổi lên Tiếp theo, sử dụng phễu để đổ dầu hỏa vào bình cho đến khi đạt vạch số không (0) Cuối cùng, dùng bông hoặc giấy lọc để thấm hết những giọt dầu bám quanh cổ bình.
Cân 65 g xi măng với độ chính xác 0,01g, sau đó dùng thìa nhỏ để xúc xi măng và từ từ đổ vào bình qua phễu Dầu trong bình sẽ dâng lên đến một vạch nhất định trên phần chia độ phía trên.
Bỏ bình ra khỏi bể ổn nhiệt và xoay lắc bình trong khoảng 10 phút để không khí trong xi măng thoát ra ngoài Sau đó, đặt bình trở lại bể ổn nhiệt trong khoảng 10 phút để nhiệt độ của bình cân bằng với nhiệt độ của bể Ghi lại mực chất lỏng trong bình (Vd).
3.2 xác định khối lượng riêng của cát TCVN 7572:2006:
Cân 500g cát có kích thước hạt từ 0,14 đến 5mm Sử dụng phương pháp rửa để loại bỏ các hạt có kích thước dưới 0,14mm và dùng sàng với đường kính mắt sàng 5mm để loại bỏ các hạt lớn hơn 5mm.
- Cho lượng cát này vào bình khối lượng riêng, sau đó cho nước vào đến 2/3 thể tích bình, xoay nhẹ bình cho bọt khí thoát hết ra ngoài
- Tiếp tục cho nước vào đến vạch chuẩn, đem cân được khối lượng m1(g)
- Đổ cát và nước ra, rửa sạch bình
- Cho nước vào đến vạch chuẩn, cân được khối lượng m2(g)
4.1 Xác định khối lượng riêng của xi măng – TCVN 4030:2003
𝑉 𝑑 (g/c𝑚 3 ) 𝑀 𝑥𝑚 khối lượng mẫu xi măng đem thử (g)
𝑉 𝑑 thể tích dầu chiếm chỗ xi măng (cm3)
Số lần thí nghiệm Khối lượng 𝑀 𝑥𝑚 (g) Thể tích 𝑉 𝑑 (𝑐𝑚 3 ) Khối lượng riêng 𝜌 𝑎 ( 𝑔
4.2 xác định khối lượng riêng của cát-TCVN 7572:2006
𝑚 1 là khối lượng cân (bình + nước 1 + mẫu) (g)
𝛾 𝑛 = 1 (g/cm3) 𝑚 2 là khối lượng cân (bình+ nước 2) (g)
Số lần thí nghiệm 𝑘ℎố𝑖 𝑙ượ𝑛𝑔 𝑐â𝑛 𝑚 1 (𝑔) 𝑘ℎố𝑖 𝑙ượ𝑛𝑔 𝑐â𝑛 𝑚 2 (𝑔) Khối lượng riêng cát 𝛾 𝑎 ( 𝑔
Kết quả thí nghiệm cho thấy khối lượng riêng của xi măng đạt 3.0661 g/cm³, gần sát với giá trị lý thuyết từ 3.05 đến 3.15 g/cm³ Sai số giữa kết quả thực nghiệm và lý thuyết là rất nhỏ, cho thấy kết quả thí nghiệm có thể được sử dụng một cách đáng tin cậy.
- Các loại sai số có thể dẫn đến sai lệch kết quả đo
Sai số có thể xảy ra khi đọc kết quả khối lượng xi măng, đặc biệt là khi sử dụng cân nhạy dưới áp lực gió từ quạt Ngoài ra, cũng cần lưu ý đến sai số trong quá trình đọc kết quả mặt thoáng dầu hòa trong bình.
+ Xi măng còn có nhiều phụ gia vô cơ khác
+ Xi măng trong PTN để đã lâu và đã bị ẩm và do trong thực tế thì không sấy lại xi măng
+ Lượng xi măng hao hụt trong lúc thí nghiệm do gió thổi, do dính vào dụng cụ chứa và thành bình, do rơi vãi
- Thí nghiệm này cần khéo léo và cẩn thận
XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH
- Làm quen với phương pháp và thao tác thí nghiệm xác định chỉ tiêu cơ bản: khối lượng thể tích
- Khối lượng thể tích là khối lượng của một đơn vị thể tích vật liệu ở trạng thái tự nhiên
𝛾 0 : Khối lượng thể tích của vật liệu (g/cm 3 ) m : Khối lượng của vật liệu ở trạng thái hoàn toàn khô (g)
𝑉 0 : Thể tích ở trạng thái tự nhiên của vật liệu (cm 3 )
Khối lượng riêng và khối lượng thể tích của vật liệu là yếu tố quan trọng trong việc tính toán cấp phối bê tông, lựa chọn phương tiện vận chuyển, cũng như tính toán trọng lượng bản thân của kết cấu.
1 Xác định khối lượng thể tích
1.1 Xi măng, cát và đá
- Cân kỹ thuật độ chính xác 0,1g
- Thùng đo dung tích cát và ximăng V=2.83 (L)
- Thùng đo dung tích đá V.16 (L)
- Gạch nung, gạch không nung, khối bê tông
- Thước lá thép độ chính xác 1 mm
- Cân kỹ thuật độ chính xác 0.1 g
1.1 Xi măng, cát, đá (TCVN 7572:2006)
Trong thí nghiệm này, trạng thái đổ rời tự nhiên được hiểu là trạng thái tự sắp xếp của các hạt vật liệu sau khi chúng chảy từ độ cao 10cm Để xác định thể tích tự nhiên của vật liệu rời, phương pháp đong được sử dụng, trong khi khối lượng mẫu được xác định bằng cách cân Quá trình thí nghiệm cho ximăng, cát và đá diễn ra tương tự nhau.
- Thùng có thể tích V0 (cm 3 ) Cân khối lượng thùng m1 (g)
- Cho vật liệu (xi măng, cát, đá) vào thùng ở chiều cao 10cm cách miệng thùng, dùng que gạt từ giữa sang hai bên Cân được khối lượng m2 (g)
Khi thực hiện đo trường hợp lèn chặt, đá sẽ được đổ thành ba lớp Mỗi lớp sẽ được đầm 25 cái từ ngoài vào trong theo hình xoắn ốc, với lớp sau đầm sâu xuống lớp trước Cuối cùng, tiến hành gặt bằng và đem cân.
- Khối lượng thể tích (xi măng, cát, đá) là:
1.2 Gạch và bê tông đúc
Gạch thuộc trường hợp mẫu thí nghiệm có dạng hình học xác định nên thể tích mẫu được xác định bằng cách đo trực tiếp
Khối lượng mẫu xác định bằng cách cân Các bước tiến hành:
- Cân khối lượng mỗi viên gạch m (g)
- Lấy mẫu đem sấy đến khối lượng không đổi
- Dùng cân kỹ thuật để cân khối lượng m của mẫu (g)
Để đo các cạnh của mẫu, chúng ta quy ước rằng cạnh dài nhất là a, cạnh ngắn nhất là c, và cạnh còn lại là b Mỗi cạnh sẽ được đo ba lần ở ba vị trí khác nhau, và giá trị trung bình cộng của các lần đo này sẽ được sử dụng làm giá trị tính toán cho từng cạnh.
- Xác định thể tích tự nhiên của viên gạch (có tính độ rỗng hình học) theo công thức: 𝑉 𝑜 = 𝑎 𝑇𝐵 x 𝑏 𝑇𝐵 x 𝑐 𝑇𝐵 (cm 3 )
- Xác định khối lượng thể tích biểu kiến của viên gạch theo công thức:
Khối lượng thể tích của cát và đá
Khối lượng thể tích của gạch, bê tông
Gạch nung a (cm) b (cm) c (cm) m (g) 𝑉 𝑜 (cm 3 ) γ0 (g/cm 3 )
Lần 1 8.09 18.103 8.02 1146.1 1174.5552 0.9758 Lần 2 7.65 17.81 7.543 1020 1027.7074 0.9925 Lần 3 7.65 17.73 7.523 1002.5 1020.3783 0.9825 Lần 4 7.83 17.92 7.78 1027.5 1091.6398 0.9412 Lần 5 7.77 17.5 7.63 1041.6 1037.4892 1.004
Khối lượng thể tích trung bình(g/cm 3 ): 0.9792
Lần 1 7.24 17.68 3.88 730 496.6524 1.4698 Lần 2 7.92 17.6 4.08 776.9 568.7194 1.3661 Lần 3 7.6 17.6 4.19 836.9 560.4544 1.4933 Lần 4 7.5 17.83 3.81 715.2 509.4923 1.4038 Lần 5 7.96 17.9 4.83 826.7 688.1977 1.2013 Khối lượng thể tích trung bình(g/cm 3 ): 1.1466
(cm) e (cm) f (cm) h (cm) m (g) 𝑉 𝑜 (cm 3 ) γ0
Lần 1 6.09 16.63 19.66 6.12 3.6 11.6 1146.1 820.4625 0.9758 Lần 2 6.08 16.61 19.67 6.11 3.61 11.62 1020 823.55 0.9925 Lần 3 6.1 16.65 19.69 6.13 3.65 11.63 1002.5 822.3826 0.9825 Lần 4 6.06 16.66 19.65 6.13 3.7 11.65 1027.5 818.4532 0.9412 Lần 5 6.08 16.68 19.65 6.12 3.75 11.64 1041.6 811.0348 1.004
Khối lượng thể tích trung bình(g/cm 3 ): 0.9792
5 Nhận xết kết quả thí nghiệm
Khối lượng thể tích cát và đá
Khối lượng thể tích của đá ở trạng thái tự nhiên và trạng thái lèn chặt chỉ có sự chênh lệch nhỏ Nguyên nhân là do kích thước đá trong thí nghiệm tương đối đồng đều, và mức độ đầm/lèn không đủ lớn để thay đổi cấu trúc sắp xếp của các hạt đá.
Khối lượng thể tích của cát có sự chênh lệch đáng kể giữa trạng thái lèn chặt và không lèn Nguyên nhân là do cát chứa nhiều kích thước hạt khác nhau, và dưới tác động của quá trình đầm lèn, các hạt cát dễ dàng sắp xếp và cố kết hơn so với đá.
Độ ẩm có ảnh hưởng lớn đến khối lượng thể tích của nền đất Khối lượng thể tích đạt tối đa ở một mức độ ẩm nhất định, và tính chất này rất quan trọng để tối ưu hóa quá trình đầm chặt nền đất trong xây dựng công trình.
Khối lượng thể tích gạch
- Kết quả thí nghiệm giữa 5 lần đo của 3 mẫu không có sai lệch đáng kể
- Kết quả thí nghiệm chưa nêu rõ là đo ở độ ẩm bao nhiêu vì không sấy khô hay xác định độ ẩm ban đầu của mẫu đo
- Sai số chủ yếu có thể xảy ra trong lúc đọc kết quả đo kích thước của mẫu
XÁC ĐỊNH LƯỢNG NƯỚC TIÊU CHUẨN VÀ ĐÚC MÁC XI MĂNG – XÁC ĐỊNH MÁC XI MĂNG
XÁC ĐỊNH LƯỢNG NƯỚC TIÊU CHUẨN
Lượng nước tiêu chuẩn là tỷ lệ nước tính bằng phần trăm khối lượng ximăng, cần thiết để đảm bảo hồ ximăng đạt độ dẻo tiêu chuẩn Độ dẻo này được xác định bằng dụng cụ Vica, với yêu cầu kim Vica phải cắm sâu từ 33 – 35 mm khi thả từ độ cao 0 mm Nếu hồ ximăng đạt được độ cắm này, lượng nước tương ứng chính là lượng nước tiêu chuẩn.
Lượng nước tiêu chuẩn trong ximăng phụ thuộc vào thành phần khoáng và độ mịn, dao động từ 22% đến 28% Đối với ximăng có phụ gia vô cơ hoạt tính, lượng nước tiêu chuẩn có thể tăng lên từ 32% đến 37%.
LNTC thực tế dùng để cung cấp nước cho xi măng thực hiện hydrat hoá và phần còn lại để tạo độ linh động cần thiết cho thi công
Lượng nước tiêu chuẩn sử dụng:
4 : quá trình hydrat hoá xi măng
4 : làm hỗn hợp có độ dẻo linh động trong đổ khuôn và xây trát
Lượng nước tiêu chuẩn (TCVN 6017:2015)
- Cân kỹ thuật độ chính xác 0,1g
- Chảo hình chỏm cầu và bay
- Dụng cụ phụ: ống đong hình trụ loại 150ml, ống buret, dẻ lau ướt
Bộ dụng cụ thí nghiệm lượng nước tiêu chuẩn
- Cân 400g ximăng đã sàng qua sàng 0,63mm
- Đong lượng nước bằng 27% hoặc 29% so với lượng ximăng
Cho ximăng vào chảo trộn đã được làm ẩm, sau đó dùng bay tạo hốc ở giữa và đổ nước vào Bắt đầu trộn theo kiểu dằn mạnh và giật lùi sau 30 giây, thời gian trộn khoảng 5 phút.
Sau khi trộn xong, sử dụng bay để đưa hồ ximăng vào khâu hình côn và thực hiện một lần ép sát vành khâu xuống mặt tấm kính Tiến hành dập kính lên mặt bàn từ 5 đến 6 cái Cuối cùng, dùng bay đã được lau ẩm để gạt ximăng bằng miệng khâu.
Đặt khâu vào dụng cụ Vica và hạ đầu kim Vica lên miệng vành khâu Điều chỉnh kim đến chỉ số 40, sau đó khóa chặt và di chuyển vành khâu để kim nằm chính giữa Cuối cùng, mở vít để kim tự do cắm vào hồ ximăng.
Sau 30 giây cố định kim, đọc giá trị Nếu kim cắm cách đáy từ 5 đến 7 mm thì đạt yêu cầu Ngược lại, nếu không đạt, cần trộn mẻ khác với lượng nước điều chỉnh thêm hoặc bớt 0,5%.
4 Hình ảnh khi thực hiện thí nghiệm
Lấy 108g nước tương ứng 27%gam xi măng
13 | P a g e Đưa hỗn hợp xi măng và nước vào máy trộn, trộn 2 lần 1p30s có khoảng nghỉ 15s và đưa ra sản phẩm
Dụng cụ vicat trước và sau khi thả rơi tự do vào hỗn hợp xi măng nước ở lần trộn đầu
14 | P a g e Đong 4g nước tương ứng 1% gam xi măng
Cân 400g xi măng để làm tiếp thí nghiệm vì chưa tìm được lượng nước tiêu chuẩn
Cân 120g nước tương ứng 30% gam xi măng và đưa hỗn hợp xi măng nước vào máy trộn
Sản phẩm sau khi trộn bằng máy và kết quả khi sử dụng dụng cụ vicat
Khối lượng nước nhào trộn (g)
Giá trị h trên bảng đo (mm)
6 Nhận xét kết quả thí nghiệm
Sau khi thực hiện thí nghiệm với hai mẫu, lượng nước tiêu chuẩn cho xi măng Portland được xác định là từ 26-32% Kết quả thí nghiệm cho thấy lượng nước tối ưu là 30%, với độ cao h = 6mm, nằm trong giới hạn cho phép h = 5 – 7mm, cho thấy thí nghiệm đạt yêu cầu.
- Tuy chênh lệch về lượng nước ∆𝑚 = 1% nhưng sự thay đổi về độ lún diễn ra khá rõ rệt
- Sai số trong quá trình đo rất dễ xảy ra do một số nguyên nhân:
• Lượng nước thêm vào quá ít
• Nước bay hơi trong quá trình nhào trộn
• Mất nước trong thí nghiệm do không dùng dẻ ẩm lau cối trộn, bay, vikat
• Thời gian thí nghiệm của lần đầu còn lâu do chưa quen với thiết bị nên ảnh hưởng nhiều đến kết quả
- Xi măng có lượng nước tiêu chuẩn là 𝑁 𝑇𝐶 = 30%
ĐÚC MÁC XI MĂNG VÀ XÁC ĐỊNH MÁC XI MĂNG
* Mác xi măng: Là cường độ chịu nén (Rn) của xi măng với các điều kiện:
- Kích thước mẫu thử 4 x 4 x 16 (cm)
- Mẫu thử là hỗn hợp xi măng – cát với tỉ lệ 1 : 3
- Dưỡng hộ 28 ngày trong điều kiện tiêu chuẩn: t = 20 0 C, W > 95%
Xi măng là nguyên liệu chính để chế tạo kết cấu bê tông và vữa, trong đó mác xi măng là chỉ tiêu quan trọng để tính toán thành phần cấp phối Cường độ đá xi măng, hay mác xi măng, tỷ lệ thuận với cường độ của bê tông và vữa; tức là, mác xi măng càng cao thì cường độ càng lớn Cường độ chịu nén của xi măng được ghi trên bao bì, giúp xác định mác xi măng, vì trong quá trình vận chuyển và bảo quản, xi măng có thể bị vón cục và giảm cường độ Do đó, việc xác định chính xác mác xi măng là rất cần thiết.
Ngoài ra, xác định mác xi măng còn nhằm kiểm tra khả năng chịu lực của cấu kiện xây dựng
Xác định mác xi măng sau 7 ngày đóng rắn từ đó tính mác xi măng sau 28 ngày đóng rắn theo công thức liên hệ:
- Khuôn đúc mẫu kích thước 4 x 4 x 16 (cm)
- Chày đầm có kích thước mặt đáy 3,5 x 3,5 (cm)
- Cân kỹ thuật độ chính xác 0,1 g
- Chảo hình chỏm cầu và bay
- Máy thử cường độ nén, uốn, tấm đệm ép
(Khuôn đúc kích thước 4x4x16 cm) (Máy trộn vữa)
(Bình đong nước - Ảnh minh hoạ) (Cân kỹ thuật - Ảnh minh hoạ)
- Cát tiêu chuẩn 1350g (bằng 3 lần khối lượng xi măng)
- Nước 225 ml (bằng 1/2 khối lượng xi măng), dùng nước sinh hoạt
- Cân lượng xi măng X = 450g và cát C = 1350g (đảm bảo tỷ lệ X/C = 1/3) Cát dùng ở đây là cát tiêu chuẩn (cỡ hạt từ 0,5 – 1 mm)
- Tỷ lệ nước/xi măng: N/X = 0,5 ⇒ N = 225g
(Cân xi măng) (Cân cát) (Cân nước)
- Lau ẩm dụng cụ: bay, chảo trộn
- Cho xi măng và cát vào chảo, trộn đều Sau 1 phút, ta dùng bay moi thành hốc ở giữa, sau đó cho nước vào và tiếp tục trộn đều
- Lau ẩm dụng cụ: nồi trộn, cánh trộn, bay
- Cho nước vào nồi trộn trước, rồi cho xi măng vào, tổng thời gian là từ 5 đến 10 giây
Để lắp cánh trộn vào máy, bạn cần khởi động máy ở tốc độ thấp trong 30 giây Sau đó, từ từ cho cát vào nồi trộn trong 30 giây Cuối cùng, dừng máy và bật ở tốc độ cao trong 30 giây để hoàn thành quá trình trộn.
Dừng máy trộn trong 90 giây Trong 15 giây đầu tiên, hãy sử dụng bay để vét vữa bám ở cánh trộn và thành nồi Sau đó, tiếp tục trộn ở tốc độ cao trong 60 giây tiếp theo.
(Cho nước, xi măng, cát vào cối trộn và trộn)
(Vữa sau khi đã trộn xong)
- Bôi trơn khuôn đúc mẫu bằng dầu
- Dùng bay chia vữa trong cối vừa trộn xong thành hai phần bằng nhau:
Để thực hiện quy trình đổ vữa, đầu tiên, bạn cần rải đều vữa vào ba ngăn của khuôn, đảm bảo chiều cao của vữa vượt quá chiều cao của khuôn Sau đó, tiến hành đầm chày 20 lần dọc theo chiều dài của khuôn để đảm bảo vữa được nén chặt và đồng đều.
+ Phần 2: tiếp tục rải đều ra 3 ngăn của khuôn và đầm chày tiếp 20 lần
- Gạt bằng mặt khuôn và miết mặt vữa cho nhẵn Dằn 2 đầu khuôn từ 5 – 7 cái để nước xi măng phân bố đều tránh rổ mặt mẫu thử
(Cho vữa vào khuôn và gạt mặt khuôn cho phẳng)
- Dưỡng hộ mẫu trong khuôn 1 ngày, sau đó gỡ khuôn, ngâm mẫu trong nước
(Mẫu thử sau khi gỡ khuôn đúc mẫu)
(Ngâm mẫu trong bể nước - Ảnh minh hoạ)
3.2 Xác định cường độ chịu uốn, nén
- Sau khi dưỡng hộ 28 ngày, lấy mẫu ra lau ráo mặt và thử cường độ ngay không để chậm quá 10 phút
* Tiến hành thí nghiệm uốn mẫu:
- Chọn 2 bề mặt mẫu song song với nhau (bề mặt nhẵn, bóng, đều nhau), đặt vào máy uốn sao cho nằm đều trên 2 gối tựa
Khởi động máy và reset các chỉ số về 0, sau đó đóng van dầu Tiến hành điều chỉnh lực tác dụng lên mẫu cho đến khi mẫu thử bị gãy thành hai nửa, rồi xả van dầu.
(Đặt mẫu máy thử) (Mẫu bị tác dụng lực gây gãy làm 2)
- Đọc chỉ số lực max trên máy
(Kết quả lực tác dụng lên mẫu uốn số 1)
(Kết quả lực tác dụng lên mẫu uốn số 2)
(Kết quả lực tác dụng lên mẫu uốn số 3)
* Tiến hành thí nghiệm nén mẫu: Thực hiện với 6 nửa mẫu thử (3 mẫu gãy làm đôi) đã thực hiện ở thí nghiệm uốn
- Chọn 2 bề mặt mẫu song song với nhau (bề mặt nhẵn, bóng, đều nhau), đặt vào máy nén sao cho đúng tâm máy nén
Khởi động máy và thực hiện reset để đưa các chỉ số về 0 Đóng van dầu và điều chỉnh lực tác dụng lên mẫu, tăng tải trọng đến khi mẫu thử bị phá vỡ Sau đó, xả van dầu và đặt mẫu thử vào máy nén, nơi mẫu sẽ chịu lực tác dụng cho đến khi bị phá hủy.
- Đọc chỉ số lực max trên máy
Kết quả lực tác dụng lên 6 mẫu nén
4.1 Cường độ chịu kéo khi uốn
Cường độ chịu kéo khi uốn của mẫu thử khi chịu uốn 3 điểm được xác định theo công thức:
𝑅 𝑢 - cường độ chịu kéo khi uốn (N/mm 2 )
𝑃 𝑢 - tải trọng đặt lên giữa mẫu khi mẫu gãy (N)
𝑙 - khoảng cách giữa 2 gối tựa (mm)
𝑏 - chiều rộng mẫu thử (mm)
ℎ - chiều cao mẫu thử (mm)
Kết quả thử nghiệm cường độ chịu kéo khi uốn được tính bằng giá trị trung bình của ba mẫu thử riêng biệt, với mỗi giá trị được ghi nhận chính xác đến 0,1 N/mm².
• Kết quả TN xác định cường độ chịu kéo khi uốn của mẫu vữa xi măng:
Cường độ chịu nén được xác định theo công thức:
𝑅 𝑛 - cường độ chịu nén (N/mm 2 hay MPa)
𝑃 𝑛 - lực nén phá hoại mẫu (N)
𝐹 - tiết diện chịu lực của gối nén (mm 2 ) (F = 1600 mm 2 )
Kết quả thử cường độ nén được tính là giá trị trung bình của 6 lần đo cường độ nén riêng biệt, với mỗi giá trị được xác định chính xác đến 0,1 N/mm², thu được từ 6 nửa mẫu thử.
Nếu 1 kết quả trong số 6 lần xác định vượt quá 10% so với giá trị trung bình thì loại bỏ kết quả đó và chỉ tính giá trị trung bình của 5 kết quả còn lại Nếu 1 trong
5 kết quả này vượt quá 10% giá trị trung bình của chúng thì loại bỏ toàn bộ kết quả và lặp lại thí nghiệm
• Kết quả TN xác định cường độ chịu nén của mẫu vữa xi măng:
𝑹 𝒏𝒕𝒃 𝟏𝟎𝟎 Kết quả tính toán ta thấy: 𝑹 𝒏𝒊 < 𝑹 𝒏𝒕𝒃 (±𝟏𝟎%)
Do đó, nhận tất cả các giá trị 𝑹 𝒏𝒊
Ngoại suy cường độ xi măng sau 28 ngày:
5.1 Cường độ chịu kéo khi uốn
Kết quả thí nghiệm cho thấy cường độ chịu uốn của vữa xi măng đạt 2,9 KG/cm² Vì cường độ chịu kéo khi uốn của các mẫu không có sự chênh lệch đáng kể, nên không cần điều chỉnh kết quả.
Kết quả thử nghiệm cho thấy cường độ chịu nén của vữa xi măng đạt 221 kg/cm² ở tuổi 7 ngày (R7) và 378 kg/cm² sau 28 ngày (R28), gần tương đương với cường độ của xi măng PC 40.
Hà Tiên nhà sản xuất công bố 400 (KG/cm 2 ) dùng làm thí nghiệm Chứng tỏ xi măng chịu nén rất tốt
- Sự chênh lệch về kết quả tính toán trong TN này có thể do một số nguyên nhân như:
Điều kiện bảo dưỡng xi măng và mẫu thí nghiệm có ảnh hưởng lớn đến chất lượng Xi măng cần được giữ ẩm và duy trì nhiệt độ bảo quản ổn định Thời gian ngâm mẫu đúc cũng phải tuân thủ quy định, cụ thể là 27 ngày tuổi, để đảm bảo độ chính xác trong kết quả thí nghiệm.
+ Trong thực hành TN: không chính xác trong quy trình thí nghiệm (chuẩn bị mẫu), làm tròn số trong tính toán,…
Cường độ của xi măng là chỉ số quan trọng, thường thấp hơn so với giá trị thực tế Chẳng hạn, xi măng PC30 thường có cường độ nén mẫu đạt trên 30, thậm chí có thể lên tới 40 Việc cường độ xi măng bị giảm do chất lượng kém là rất hiếm gặp.
Trong quá trình thử nghiệm nén xi măng, việc bể ra dễ dàng xảy ra do mức độ kết dính kém giữa cát và xi măng, chủ yếu là do cát mịn không đạt tiêu chuẩn Điều này dẫn đến việc cường độ mẫu đúc trở nên khó dự đoán Để đảm bảo mẫu nén xi măng đạt yêu cầu, cần sử dụng cát tiêu chuẩn được đóng gói sẵn với trọng lượng 1350g/bao.
- Những công trình dân dụng người ta thường dùng mác xi măng 250 – 350
XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HẠT CỦA CỐT LIỆU DÙNG ĐỂ THIẾT KẾ CẤP PHỐI BÊ TÔNG
Nhận xét kết quả thí nghiệm
- Từ kết quả rây sàng ta có biểu đồ sau:
Kết luận Thỏa Thỏa Thỏa Thỏa Thỏa Thỏa
- Cát thí nghiệm có modul = 2.7136 , tức là phân loại cát hạt nhỏ Theo TCVN 7570:
2006 thì loại cát này chế tạo vữa mác M12.5 với xi măng PC40
Theo biểu đồ thành phần hạt, tỷ lệ lượng sót tích lũy của các kích cỡ hạt cát đều đạt yêu cầu và tuân thủ quy phạm Loại cát này rất phù hợp để sử dụng trong việc trộn bê tông.
Ngoài công trường, nếu thành phần hạt của cát không đạt yêu cầu cho việc đổ bê tông, có thể điều chỉnh hàm lượng hạt bằng cách bổ sung các hạt định trước có kích thước đồng đều Điều này giúp tăng hoặc giảm mô-đun độ lớn của cát, từ đó đảm bảo chất lượng bê tông.
- Hiện nay, xác định độ lớn của cát người ta có thể dùng phương pháp tỷ diện tích Cát càng mịn sẽ có tỉ diện tích lớn
Khi chọn cát để sản xuất bêtông, cần chú ý đến các yếu tố quan trọng như khối lượng riêng, khối lượng thể tích, độ rỗng, độ lẫn tạp chất và nguồn gốc Cát sử dụng phải là cát sông, không nhiễm mặn, có sắc cạnh và sạch Ngoài ra, hàm lượng muối gốc sunphát không được vượt quá 1% khối lượng, và hàm lượng mica trong cát cũng không được lớn hơn 1% theo khối lượng.
Khi tiến hành thí nghiệm, cần lưu ý sử dụng cát khô để đảm bảo độ chính xác của kết quả Cát ẩm có độ dính cao, gây khó khăn trong việc lọt sàng và có thể dẫn đến sai lệch số liệu thí nghiệm.
- Từ bảng số liệu ta có được biểu đồ sau:
5mm Phạm vi cho phép
Kết luận Thỏa Thỏa Thỏa Thỏa
Dựa vào kết quả từ bảng, lô đá thí nghiệm có đường biểu diễn thành phần hạt nằm trong vùng cho phép, cho phép lựa chọn để sản xuất bê tông.
- Khi rây sàng và chọn lọc ta cần lưu ý:
• Sàng từng ít một, không nên quá nhiều sẽ làm cong vênh lưới mắt sàng
• Sấy khô đá trước khi sàng
• Hạn chế dùng đá ẩm
• Nên nhìn kĩ để thu nhặn những dị vật không cho phép ĐỖ MINH QUANG - 2114498
THIẾT KẾ THÀNH PHẦN CẤP PHỐI BÊ TÔNG VÀ ĐÚC MẪU THỬ MÁC BÊ TÔNG
THIẾT KẾ THÀNH PHẦN CẤP PHỐI BÊ TÔNG
Mục đích thiết kế cấp phối bê tông là lựa chọn tỷ lệ hợp lý giữa các vật liệu trong hỗn hợp bê tông, nhằm đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật trong thiết kế và thi công, đồng thời giảm chi phí xây dựng công trình.
2 Các thông số cần thiết trước khi tính toán thành phần bê tông
- Mác bê tông theo yêu cầu
- Điều kiện thi công bê tông (bằng thủ công hoặc bằng máy móc)
- Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của nguyên vật liệu thành phần
3 Phương pháp thiết kế cấp phối bê tông
- Phương pháp thực nghiệm hoàn toàn
- Phương pháp tính toán kết hợp với thực nghiệm ,đây là phương pháp phổ biến nhất và được dung nhiều nhất vì :
+ Khối lượng thực nghiệm không nhiều
+ Kết quả có độ chính xác cao
4 Công thức thiết kế cấp phối bê tông
5 Trình tự tính toán cấp phối bê tông
• Thiết kế sơ bộ cấp phối bê tông mác 250, sử sụng xi măng Hà Tiên Mác 300, cốt liệu 𝑋 chất lượng trung bình Độ sụt: 12 - 16cm
- Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật: γa đ = 2.7 g/cm 3 , γo đ = 1.47 g/cm 3 ,γa x = 3.04 g/cm 3 , γa C = 2.57 g/cm 3
- Trong đó: Rx : cường độ của xi măng (kg/cm 2 )
Rb : Cường độ của bê tông thiết kế (kg/cm 2 )
A : Hệ số, tùy thuộc vào phẩm chất của cốt liệu và phương pháp xác định mác xi măng và được cho trong bảng tra
- Xác định lượng nước tiêu chuẩn Ntc (lít) : Ở thí nghiệm sàng đá ta có Dmax 2 mm
Ta có độ sụt SN 12 ÷ 16 nên lấy N = 210 (lít)
𝛾 𝑎 đ − 0.46 𝑙à độ 𝑟ỗ𝑛𝑔 𝑐ủ𝑎 đá % α: Hệ số tăng lượng vữa để bao bọc cốt cốt liệu lớn; phụ thuộc X, Tra bảng α 1.34
- Xác định lượng cát (kg)
𝛾 𝑎 đ ) 𝛾 𝑎 𝐶 = 750𝑘𝑔 Kết luận X:N:C:D = 350:210:750:1050 (kg) cho 1 m 3 bê tông Đây là tính toán sơ bộ, cần phải tiến hành kiểm tra lại bằng thực nghiệm ở Bài 5
ĐÚC MẪU THỬ MÁC BÊ TÔNG
- Đúc mẫu bê tông là việc cần thiết để xác định mác bê tông trong phòng thí nghiệm
Mác bêtông là chỉ số thể hiện cường độ chịu nén trung bình của các mẫu thí nghiệm hình khối lập phương có kích thước 15cm, được chế tạo và bảo dưỡng trong 28 ngày theo tiêu chuẩn Điều kiện tiêu chuẩn bao gồm nhiệt độ 27 ± 20°C và độ ẩm trên 95%.
Cường độ chịu nén của bê tông sau khi rắn chắc được xác định thông qua phương pháp phá hoại mẫu thí nghiệm Điều này được thực hiện trong các điều kiện tiêu chuẩn về kích thước, hình dáng, phương pháp đúc, điều kiện bảo dưỡng và tuổi của mẫu.
- Mác bêtông là chỉ tiêu quan trọng dùng để thiết kế cấp phối bêtông
Để xác định cấp phối bê tông phù hợp cho từng công trình, cần tìm ra tỷ lệ thành phần vật liệu trong một m³ vữa bê tông Việc này nhằm đảm bảo bê tông thực tế đạt được mác tương đương với mác thiết kế trước khi tiến hành xây dựng.
- Biết được ý nghĩa của quá trình thử nghiệm và tiêu chuẩn áp dụng
+ Cân kỹ thuật sai số 0.1g
+ Bộ khuôn 3 ngăn kích thước 15x15x15 cm
+ Bay, giá xúc, thau trộn
+ Que đầm bằng sắt tròn ϕ16 L= 600mm
+ Bể dưỡng hộ và một số dụng cụ phụ khác
- Thiết kế mác bê tông mác 250
- Độ sụt nón SN = 12 ÷16 cm
- Thể tích bê tông cần đúc vào 3 khuôn là 3x(15x15x15) = 10125 cm 3
Để đạt được thể tích bê tông cần đúc là 12.15 lít (12150 cm³) với lượng dư hay hao hụt là 20%, chúng ta có thể tính được lượng X C D dựa trên tỉ lệ cấp phối đã được xác định trước đó.
• Thử độ sụt hỗn hợp bê tông
Đầu tiên, hãy cho cát và xi măng vào khay và trộn đều Sau đó, thêm đá vào và tiếp tục trộn hỗn hợp ba cốt liệu Cuối cùng, đổ lượng nước đã được đo vào và trộn thật kỹ để có được hỗn hợp hoàn chỉnh.
- Lau ẩm khuôn hình nón cụt, đặt vào vị trí bằng phẳng không hút nước (miếng tôn) Đổ hỗn hợp vào khuôn chia là 3 lần:
+Lần 1: đổ khoảng 1/3 khuôn đầm 25 cái theo hình xoắn ốc từ ngoài vào trong (đầm đến đáy)
Cho bê tông vào côn
+ Lần 2: đổ tiếp 1/3 khuôn cũng đầm 25 cái như trên (đầm sâu vào lớp thứ nhất 2– 3 cm) Đầm hỗn hợp bê tông trong công
+ Lần 3: đổ tiếp phần còn lại cũng tiến hành như lần 2
- Dùng bay miết bằng mặt trên nón cụt Dùng tay nhấc thẳng đứng nón cụt lên trên
Nhấc côn ra khỏi hỗn hợp bê tông
- Tiến hành đo độ sụt Đo độ sụt của mẫu
• Đúc mẫu Đúc mẫu thử mác bê tông
+Lau khô khuôn, bôi lớp dầu mỏng
Đổ hỗn hợp bê tông vào khuôn thành hai lớp, mỗi lớp được đầm 20 cái Sau đó, bọc mẫu bằng nilon để giữ ẩm và dán ký hiệu lên mẫu Sau một ngày, tháo khuôn và đưa mẫu đi dưỡng hộ trong 28 ngày.
4 Kết quả thí nghiệm Độ sụt của hỗn hợp bê tông thực hiện là = 15 cm
5 Nhận xét kết quả thí nghiệm
Trong thí nghiệm này, độ sụt SNcm cho thấy bê tông có tính chất trung gian giữa dẻo và khô Khi thi công đổ bê tông cho các cấu kiện, việc đầm lèn kỹ lưỡng là rất quan trọng; nếu không, cấu trúc sẽ xuất hiện nhiều lỗ rỗng, ảnh hưởng đến chất lượng và độ bền của bê tông.
- Các nguyên nhân ảnh hưởng đến độ sụt:
+ Nguyên vật liệu chưa đạt (ẩm)
+ Lượng nước bị bay hơi trong quá trình trộn và thao tác
Tỉ lệ hợp lý giữa các thành phần trong hỗn hợp bê tông là rất quan trọng để đạt được độ rỗng tối thiểu Khi lượng nước và xi măng lấp đầy các lỗ rỗng của cát và đá, sẽ tạo ra một lớp màng trượt giữa các hạt cốt liệu, giúp giảm ma sát Kết quả là hỗn hợp bê tông sẽ trở nên linh động hơn và có độ sụt lớn hơn.
+ Kích thước bề mặt cốt liệu: cốt liệu có bề mặt trơn láng sẽ cho độ sụt lớn hơn
Kích thước cốt liệu lớn Dmax và modun độ lớn của cát ảnh hưởng đến tính chất của bê tông Cốt liệu lớn hơn đồng nghĩa với việc diện tích bề mặt nhỏ hơn trong cùng một khối lượng, dẫn đến độ sụt cao hơn trong hỗn hợp bê tông.
Khi thực hiện thao tác rút côn, cần chú ý đến tốc độ rút để đảm bảo đúng quy định Thời gian thí nghiệm bê tông thông thường cũng rất quan trọng; nếu kéo dài quá lâu, độ sụt của hỗn hợp sẽ giảm do xi măng bắt đầu quá trình rắn chắc.
XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ NÉN CỦA BÊ TÔNG
Phương pháp thí nghiệm
Dụng cụ thí nghiệm
- Ba mẫu bê tông đã được đúc và tháo khuôn
Mẫu bê tông sau khi tháo khuôn Máy nén bê tông
Chuẩn bị dụng cụ, thiết bị
Máy nén được lắp tại một vị trí cố định
Sau khi lắp đặt, máy cần được kiểm tra định kỳ mỗi năm hoặc sau mỗi lần sửa chữa, với sự đo lường và cấp giấy chứng nhận hợp lệ từ cơ quan Nhà nước Đệm truyền tải được chế tạo từ thép dày 20 ± 2mm, có rãnh cách đều mẫu 30 ± 2mm.
Phần truyền tải vào mẫu có kích thước bằng kích thước tiết diện của các viên mẫu dầm (150 x 150 mm)
4.2 Chuẩn bị mẫu thí nghiệm
Chuẩn bị mẫu thử nén theo nhóm mẫu gồm 3 viên Trong trường hợp sử dụng bê tông khoan cắt từ kết cấu, nếu không đủ 3 viên, có thể lấy 2 viên để tạo thành một nhóm mẫu thử.
Việc lấy hỗn hợp bê tông, đúc bảo dưỡng, khoan cắt bê tông và chọn kích thước viên mẫu thử nén phải được tiến hành theo TCVN 3105: 1993
Viên chuẩn để xác định cường độ nén bê tông là viên lập phương có kích thước 150 x 150 x 150mm Đối với các viên mẫu lập phương có kích thước khác và các viên mẫu trụ, sau khi thử nén, cần phải tính toán để đổi kết quả thử về cường độ của viên chuẩn.
Kết cấu sản phẩm yêu cầu thử mẫu để kiểm tra thu thi công hoặc sử dụng ở trạng thái cụ thể Để đảm bảo độ chính xác, cần tiến hành thử nén các viên mẫu tại đúng tuổi và trạng thái đó Việc kiểm tra và chọn hai mặt chịu nén của các viên mẫu thử là rất quan trọng để đảm bảo kết quả thử nghiệm chính xác.
• Khe hở lớn nhất giữa chúng với thước thẳng đặt áp sát xoay theo các phương không vượt quá 0,05mm trên 100mm tính từ điểm tì thước
Khe hở lớn nhất giữa các thành thước kẻ góc vuông khi áp sát vào các mặt kề bên của mẫu lập phương hoặc các đường sinh của mẫu trụ không được vượt quá 1mm trên 100mm, tính từ điểm tì thước trên mặt kiểm tra.
Đối với các viên mẫu lập phương và viên nửa dầm đã uốn, cần chú ý đến bề mặt được tạo bởi đáy khuôn đúc và mặt hở để đảm bảo cả hai mặt chịu nén Nếu các mẫu thử không đáp ứng yêu cầu, chúng cần được gia công lại bằng cách mài bớt hoặc làm phẳng bằng lớp hồ xi măng cứng không dày quá 2mm Cường độ của lớp xi măng này khi thử nghiệm phải đạt ít nhất một nửa cường độ dự kiến của mẫu bê tông.
5 Tiến hành thí nghiệm Đem mẫu đã dưỡng hộ đủ ngày làm thí nghiệm nén, mặt chịu nén phải là mặt tiếp xúc với thành khuôn
Cường độ nén của từng mẫu tính theo công thức:
Kết quả thí nghiệm xác định cường độ chịu nén của bêtông được tính bằng giá trị trung bình cộng từ ba mẫu thử Để đảm bảo tính chính xác, giá trị lớn nhất và nhỏ nhất không được chênh lệch quá 15% so với giá trị trung bình (0,85RTB < RMax(Min) < 1,15RTB) Nếu giá trị lớn nhất và nhỏ nhất không nằm trong khoảng 0,85RTB, kết quả thí nghiệm sẽ không được công nhận.
< RMax(Min) < 1,15RTB thì phải đúc lại mẫu khác
5.1 Xác định diện tích chịu lực của mẫu
Đo chính xác đến 1mm các cặp cạnh song song trên hai mặt chịu nén của mẫu lập phương, và các cặp đường kính vuông góc trên từng mặt chịu nén của mẫu trụ Xác định diện tích hai mặt chịu nén trên và dưới dựa trên giá trị trung bình của các cặp cạnh hoặc đường kính đã đo Diện tích chịu lực nén của mẫu được tính là trung bình số học của diện tích hai mặt.
Diện tích chịu lực khi thử các nửa viên dầm đã uốn gãy được xác định bằng trung bình số học của diện tích các phần chung giữa các mặt chịu nén phía trên và phía dưới, kết hợp với các đệm thép truyền ứng lực tương ứng.
5.2 Xác định tải trọng phá hoại mẫu
Chọn thang lực thích hợp của máy để khi nén tải trọng phá hoại nằm trong khoảng
Để tiến hành thử nghiệm nén mẫu, cần đảm bảo tải trọng nằm trong khoảng 20 – 80% tải trọng cực đại của thang lực nén đã chọn Mẫu phải được đặt chính xác vào máy nén, với một mặt chịu nén nằm ở tâm thớt dưới Sau đó, vận hành máy để mặt trên của mẫu tiếp cận nhẹ nhàng với thớt trên Tăng tải liên tục với vận tốc ổn định, khoảng 6 ± 4 daN/cm² trong một giây, cho đến khi mẫu bị phá hoại Nên sử dụng tốc độ gia tải nhỏ cho các mẫu bê tông có cường độ thấp và tốc độ gia tải lớn cho các mẫu bê tông cường độ cao.
Lực tối đa đạt được là giá trị tải trọng phá hoại mẫu
Tiến hành nén mẫu Mẫu sau khi nén
Kết quả nén mẫu thứ nhất
Kết quả nén mẫu thứ hai
Kết quả mẫu nén thứ ba
Cường độ nén từng viên bê tông (R) được tính bằng daN/cm 2 (KG/cm 2 ) theo công thức:
• P:Tải trọng phá hoại, (KN)
• F: Diện tích chịu lực nén của viên mẫu, tình bằng cm 2
Hệ số 𝛼 được sử dụng để tính đổi kết quả thử nén của các viên mẫu có kích thước khác với viên mẫu chuẩn 150 x 150 x 150mm Giá trị 𝛼 được xác định theo bảng quy định, và trong trường hợp thí nghiệm tiến hành trên khuôn 150 x 150 x 150mm, hệ số 𝛼 sẽ bằng 1.
Hình dáng và kích thước của mẫu
Cường độ chịu nén của bê tông được xác định từ các giá trị cường độ nén của các viên trong tổ mẫu bê tông như sau:
Nếu cả hai giá trị đo không chênh lệch quá 15% so với cường độ trung bình của viên mẫu, cường độ nén của bê tông sẽ được tính bằng trung bình số học của ba kết quả từ ba viên mẫu Ngược lại, nếu một trong hai giá trị chênh lệch quá 15% so với cường độ trung bình, cả hai kết quả lớn nhất và nhỏ nhất sẽ bị loại bỏ, và cường độ nén của bê tông sẽ được xác định dựa trên cường độ nén của viên mẫu còn lại.
• Vì viên mẫu chuẩn là khối lập phương có kích thước 150 x 150 x 150mm Nên F của ba mẫu thử là 𝐹 = 15 2 = 225 𝑐𝑚 2
Qua bảng tính trên ta có: