MỤC ĐÍCH YÊU CẦU: Sau bài học thí nghiệm các sinh viên đạt đượ c các yêu cầu sau: - Nâng cao sự hiểu biết về quá trình chịu lực của vật liệu từ khi bắt đầu gia tải đến khi vật liệu bị p
Trang 1KHOA XÂY D Ự NG
B Ộ MÔN TH Ự C NGHI Ệ M XÂY D Ự NG
BÁO CÁO THÍ NGHI Ệ M S Ứ C B Ề N V Ậ T LI Ệ U
V Ậ T LI Ệ U XÂY D Ự NG
GVHD : NGUY ỄN NGỌC XUẤT
MSSV : 22520100232
2024
Trang 2-PH Ầ N I: S Ứ C B Ề N V Ậ T LI Ệ U
TH Ự C HÀNH: THÍ NGHI Ệ M KÉO – NÉN M Ẫ U V Ậ T LI Ệ U
- Ngành đào tạo: K ỹ sư xây dựng
- Số tiết thí nghiệm: 10 tiết
- Ngày thí nghiệm:
- Ngày viết báo cáo:
A MỤC ĐÍCH YÊU CẦU:
Sau bài học thí nghiệm các sinh viên đạt đượ c các yêu cầu sau:
- Nâng cao sự hiểu biết về quá trình chịu lực của vật liệu từ khi bắt đầu gia tải đến khi
vật liệu bị phá hoại
- V ẽ đượ c biểu đồ quan hệ giữaứng suất và biến dạng của vật liệu khi chịu lực
- Xác định đượ c 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
& đồng hồ đo chuyển vị
B TỔ CHỨ C THÍ NGHIỆM:
- Một nhóm thí nghiệm gồm 15 sinh viên, các sinh viên phải trực tiếp thực hành thí nghiệm kéo – nén vật liệu
- Số lượ ng thí nghiệm: 6 thí nghiệm
1 thí nghiệm kéo mẫu vật liệu dẻo
1 thí nghiệm kéo mẫu vật liệu giòn
1 thí nghiệm nén mẫu vật liệu giòn
1 thí nghiệm kéo mẫu vật liệu gỗ
1 thí nghiệm nén mẫu vật liệu gỗ
1 thí nghiệm uốn mẫu vật liệu gỗ
- Giảngviên hướ ng dẫn cho từng nhóm sinh viên các nội dung chính:
Cách sử dụng và đọc các loại đồng hồ trong thí nghiệm
Các bướ c thí nghiệm vớ i từng mẫu vật liệu
Cách ghi chép và xử lý số liệu thí nghiệm
Lập báo cáo k ết quả thí nghiệm
C TRANG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM:
- Thiết bị gây tải: máy kéo nén vạn năng100T
- Đồng hồ đo chuyển vị khuếch đại cao tầng
- Thướ c k ẹp khuếch đại 10 lần
D K ẾT QUẢ THÍ NGHIỆM:
Đượ c trình bày theo nội dung của từng bài thí nghiệm
Trang 3BÀI 1:
THÍ NGHI Ệ M KÉO THÉP (V Ậ T LI Ệ U D Ẻ O)
1. Kích thướ c mẫu:
a. Trướ c khi thí nghiệ m:
- Mẫu hình trụ
- Chiều dàil 0 =150mm
- Đườ ng kínhd 0 =14mm F=1,5cm2
b Sau khi thí nghiệ m:
- Chiều dài: 202,8mm
- Đường kính thườ ng: 14mm
- Đường kính nơi thắt: 10mm F=0,8cm2
2 Các số liệu thí nghiệm:
Cấp tải trọng
(kG)
Chỉ số đồng hồ
đo biến dạng dài
l
(mm)
0
l
l
z
N
(kG/cm2) 0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
7750
7750
7750
7750
7750
7950
8000
8250
8500
4,43 7,92 9,65 10,60 11,52 12,20 12,80 13,28 13,70 14,10 14,55 14,95 15,38 15,70 16,1 16,46 17,33 18 18,55 19,1
19,64 20,65
20,95 22,09 23,53
0 3,49 5,22 6,17 7,09 7,77 8,37 8,85 9,27 9,67 10,12 10,52 10,95 11,27 11,67 12,03 12,9 13,57 14,12 14,67
15,21 16,22
16,52 17,66 19,1
0 2,33 3,48 4,11 4,73 5,18 5,58 5,9 6,18 6,45 6,75 7,01 7,3 7,51 7,78 8,02 8,6 9,06 9,41 9,78
10,14 10,81
11,01 11,77 12,73
0 333,33 666,67 1000 1333,33 1666,67 2000 2333,33 2666,67 3000 3333,33 3666,67 4000 4333,33 4666,67 5000 5166,67 5166,67 5166,67 5166,67
5166,67 5300
5333,33 5500 5666,67
Trang 49000
9000
9250
9300
9400
9500
9500
9500
9500
9500
9500
9250
9000
8750
8500
8250
8000
25,12 27,43 28,15 30,57 32,55 35,95
37,76
40,38 42,83 45,58 47,74
50,3
52,65 53,5 54,15 54,42 54,61
54,8
20,69 23 23,72 26,14 28,12 31,52
33,33
35,95 38,4 41,15 43,31
45,87
48,22 49,07 49,72 49,99 50,18
50,37
13,79 15,33 15,81 17,43 18,75 21,01
22,22
23,96 25,6 27,43 28,87
30,58
32,15 32,71 33,14 33,32 33,45
33,58
5833,33 6000 6000 6166,67 6200 6266,67
6333,33
6333,33 6333,33 6333,33 6333,33
6333,33
6166,67 6000 5833,33 5666,67 5500
5333,33
3 V ẽ đồ thị quan hệ ứ ng suất z và biến dạng dài tương đối z
4. Xác định các chỉ tiêu cơ lý vật liệu:
- Giớ i hạn đàn hồi:
0
F
Pdh
= ,
, = 58,33(kN/cm) = 5833,33(kG/cm )
- Giới hạn chảy:
0
F
Pch
ch
= ,
, = 61,667(/cm ) = 6166,67(/cm )
- Giới hạn bền:
0
F
Pb
b
=
, = 63,333(/cm) = 6333,3(/cm)
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Ứ N
G
S
U
Ấ T
(
/
^
)
Biến dạng dài (%)
Trang 5- Mô đun đàn hồi: E tg = ,
,× = 42270,529(/cm)
- Hệ số nở hông: =
=
= 0,3
- Mô đun đàn hồi trượt:
1 2
E
(+,) = 16257,895(/cm)
- Độ thắt tỉ đối: .100%
0
1 0
F
F
F
5 Nhận xét quá trình thí nghiệm kéo mẫu thép:
- Sau khi k ẹp mẫuở cấp tải trọng 0 (kN) rồi bắt đầu tăng lực từng cấp trong
giai đoạn cấp tải trọng từ 0 - 77.5(kN) ta thấ y lực tăng và biến dạng cũng tăng theo, đồ thị quan hệ giữaứng suất và biến dạng có dạng đườ ng bậc 1, giai
đoạn này gọi làgiai đoạn đàn hồi của thép và giớ i hạn đàn hồi của thép là 5166,6 (kG/cm2)
- Sau đó tiếp tục tăng tải nhưng đồng hồ tải trọng tăng không đáng kể, khi đó
đồng hồ biến dạng tăng nhanh Đồ thị có dạng đường cong đi ngang, giai đoạn này gọi là giai đoạn chả y dẻo có tải trọng lớ n nhất là 79,5 (KN) và giớ i
hạn chả y là 5300 (kG/cm2)
- Tiếp tục tăng tải ta thấy đồng hồ tải trọng tăng và đồng hồ biến dạng cũng
tăng theo, giai đoạn này là giai đoạn củng cố hay còn gọi là giai đoạn tái bền
có tải trọng lớ n nhất là 95 (kN)ứng vớ i giớ i hạn bền là 6333.3 (kG/cm2) Lúc này mẫu thép xuất hiện eo thắtở giữa
- Tiếp tục tăng tải ta thấy đồng hồ đo biến dạng tăng nhưng đồng hồ tải trọng
có hiện tượng dao động ngượ c lại và tách kim đến vị trí có tải 80 (kN) thì phát ra tiếng nổ, mẫu thép bị đứt tại vị trí eo thắt
*K ết luận: Thép là vật liệu có cường độ chịu kéo lớ n lớ n nên nên thí nghiệm kéo thép sẽ có thờ i gian lâuhơn so vớ i các vật liệu khác, do thép là vật liệu dẻo nên khi thí nghiệm kéo thép, thép sẽ bị phá hoại từ từ qua nhiều giai đoạn Ngoài
ra, cũng có một số nguyên nhânảnh hưởng đến sai số trong quá trình thí nghiệm:
tốc độ tăng tải trong lúc thí nghiệm, đọc các thông số không chính xác Từ đó
suy ra, thép là vật liệu dẻo, các k ết quả thu đượ c phù hợ p vớ i lý thuyết
BÀI 2:
THÍ NGHI Ệ M KÉO GANG (V Ậ T LI Ệ U DÒN)
1. Kích thướ c mẫu:
a.Trướ c khi thí nghiệ m:
- Mẫu hình trụ
- Chiều dàil 0 =150mm
Trang 6- Đườ ng kínhd 0 =16mm F=2cm2
b Sau khi thí nghiệ m:
- Chiều dài:155,74mm
- Đườ ng kính: 16mm F=2cm2
2 Các số liệu thí nghiệm:
Cấp tải trọng
(kG)
Chỉ số đồng
hồ đo biến
dạng dài
l
(mm)
0
l
l
z
N
(kG/cm2) 0
500
1000
1500
2000
2250
2500
2750
3000
3250
3500
3750
4000
4250
5,19 6,65 7,46 8,1 8,48 8,72 8,95 9,15 9,4 9,63 9,92 10,21 10,58
10,93
0 1,46 2,27 2,91 3,29 3,53 3,76 3,96 4,21 4,44 4,73 5,02 5,39
5,74
0 0,97 1,51 1,94 2,19 2,35 2,51 2,64 2,81 2,96 3,15 3,35 3,59
3,83
0 250 500 750 1000 1125 1250 1375 1500 1625 1750 1875 2000
2125
3 V ẽ đồ thị quan hệ ứ ng suất z và biến dạng dài tương đối z
2125
0 500
1000
1500
2000
2500
Biến dạng dài (%)
Trang 74. Xác định các chỉ tiêu cơ lý vật liệu:
- Giới hạn bền:
0
F
P
b
b
=
= 2125(kG/cm )
- Mô đun đàn hồi: E tg =
,× = 554,8(kG/cm )
- Hệ số nở hông:
z y z
x
= 0,2
- Mô đun đàn hồi trượt:
1 2
E
(+,) = 231,16(kG/cm)
5 Nhận xét quá trình thí nghiệm kéo mẫu gang:
- Sau khi k ẹp mẫuở cấp tải trọng 0 (kN) rồi bắt đầu tăng tải ta thấy đồng hồ đo
biến dạng cũng tăng nhưng rất chậm Lúc này đồ thị quan hệ giữaứng suất và
biến dạng của gang có dạng đườ ng bậc 1, giai đoạn này gọi là giai đoạn đàn
hồi
- Tiếp tục tăng tải trọng đến cấp 42,5 (kN) thì phát ra tiến nổ, thanh gang gãy
đột ngột, đồ thị quan hệ giữaứng suất và biến dạng là đường cong tăng liên
tục theo giá trị ứng suất và k ết thúc tại mẫu bị đứt Đồ thị không có giai đoạn
chả y dẻo như thép mà chỉ có giớ i hạn bền là2125 (kG/cm2)
- Sau đó lấ y mẫu ra kiếm tra ta thấ y vị trí đứt không tạo ra eo thắt như thép, đường kính đo được trướ c và sau thí nghiệm là bằng nhau d =16mm
*K ế t luậ n:Gang là vật liệu giòn, biến dạng của gang khó phát hiện khi tải tăng và
gần như không biến dạng Do gang là vật liệu giòn nên quá trình phá hủ y xả y ra nhanh và chỉ qua 1 giai đoạn Từ đó suy ra, gang là vật liệu chịu kéo rất kém và
dễ bị đứt, gãy khi có tác động nhỏ
BÀI 3:
THÍ NGHI Ệ M NÉN GANG (V Ậ T LI Ệ U DÒN)
1. Kích thướ c mẫu:
a. Trướ c khi thí nghiệ m:
- Mẫu hình trụ
Trang 8- Chiều dài:l 0 =22mm.
- Đườ ng kính:d 0 =14mm F =1,5 cm2
b Sau khi thí nghiệ m:
- Chiều dài: 18,5mm
- Đườ ng kính: 16mm F =2 cm2
2 Các số liệu thí nghiệm:
Cấp tải
trọng (kG)
Chỉ số đồng
hồ đo biến
dạng dài
l
(mm)
0
l
l
z
N
(kG/cm2)
Đườ ng kính mẫu khi phá
hoại 0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
8500
8750
9000
9400
25,26 25,285 25,32 25,36 25,41 25,45 25,5 25,55 25,59 25,65 25,72 25,81 25,90 26,04 26,17 26,37 26,64 27,03 27,30 27,67 28,69
0 0,025 0,06 0,1 0,15 0,19 0,24 0,29 0,33 0,39 0,46 0,55 0,64 0,78 0,91 1,11 1,38 1,77 2,04 2,41 3,43
0 0,11 0,28 0,46 0,68 0,86 1,09 1,32 1,5 1,77 2,1 2,5 2,9 3,54 4,14 5,04 6,28 8,05 9,28 10,95 15,59
0 333,33 666,67 1000 1333,33 1666.67 2000 2333,33 2666,67 3000 3333,33 3666,67 4000 4333,33 4666,67 5000 5333,33 5666,67 5833,33 6000
Trang 93 V ẽ đồ thị quan hệ ứ ng suất z và biến dạng dài tương đối z
4. Xác định các chỉ tiêu cơ lý vật liệu:
- Giới hạn bền:
0
F
Pb
b
=
, = 6266,67 (kG/cm )
- Mô đun đàn hồi: E tg = ,
,× = 401,97 (kG/cm)
- Hệ số nở hông:
z y z
x
=(
−
)×
- Mô đun đàn hồi trượt:
1 2
E
(+,) =104,9(kG/cm )
5 Nhận xét quá trình thí nghiệm nén mẫu gang:
- Sau khi k ẹp mẫuở cấp tải trọng 0 (kN) rồi bắt đầu tăng tải ta thấy đồng hồ đo biến
dạng cũng tăng nhưng chậm Lúc này đồ thị quan hệ giữaứng suất và biến dạng có
dạng đườ ng thẳng bậc 1
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Ứ N G S U
Ấ T
( / ^ )
Biến dạng dài (%)
Chart Title
Trang 10- Tiếp tục tăng tải trọng đến cấp 9400 (kG) thanh gang bị phá hoại và vỡ ra, phần bụng
bị nở ra và nứt xiên góc gần 45° so với phương tác dụng có giớ i hạn bền là 6266,67 (kG/cm2)
- Đồ thị quan hệ giữaứng suất và biến dạng của nén nén gang tương tự kéo gang Khi nén gang (vật liệu giòn) cũng không có giai đoạn chả y dẻo Đồ thị quan hệ giữaứng
suất và biến dạng là đườ ng cong dốc ngay từ khi lực nén còn nhỏ Có thể coi nó là
một đườ ng thẳng bậc 1 và tuân theo định luật Hooke
*K ế t luậ n:
- Qua hai thí nghiệm ta thấ y,ứng suất nén gang lớn hơn khoảng 2,36 gấp lần so vớ iứng
suất kéo Từ đó suy ra gang là vật liệu giòn chịu nén tốt nhưng chịu kéo rất kém
BÀI 4:
THÍ NGHI Ệ M KÉO G Ỗ D Ọ C TH Ớ
1 Mục đích:
Xác định cường độ chịu kéo giớ i 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, L 0=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:
- Sơ đồ đặt tải kéo mẫu:
- Tốc độ gia tải: 2KG/s
4 Số liệu và k ết quả thí nghiệm:
Số
TT
mẫu
Kích thướ c mẫu (mm)
Diện tích chịu kéo
F (cm2)
Lực kéo giớ i
hạn
N gh (kG)
Cường độ chịu kéo
giớ i hạn
R k (kG/cm2) Dài R ộng Cao
1
2
3
28 28 28
6,8 6 6,5
1,904 1,68 1,82
1500 1500 2000
787,815 892,857 1098,901
tb
k R
926,524
L 0
100
30 100 30
b h
N N
20x20 20x20
Trang 115 Nhận xét và k ết luận:
- Sau khi kẹp m ẫu và ti ến hành tăng tảiđế n khi m ẫu b ắt đầu nứt sau đó bị phá
hoại theo thớ dọc của g ỗ, m ẫu bị phá hoại nhanh và tải trọng tác dụng nhỏ.
Cường độ chịu kéo giới hạn trung bình là 962.524 (kG/cm 2 ).
- Trong quá trình thí nghiệm, m ẫu bị phá hoại có bi ế n dạng tương đối nhỏ, các
m ẫu thí nghiệm sai lệch nhi ều chứng tỏ g ỗ là vật liệu không đồng nh ất tương
ứng với từng k ế t quả thí nghiệm là lực kéo giới hạn và cường độ chịu kéo giới
hạn của từng m ẫu.
Mẫu 1:1500 (kG) – 787,815(kG/cm2)
Mẫu 2: 1450 (kG) – 892,857 (kG/cm2)
Mẫu 3:2250 (kG) – 1098,901 (kG/cm2)
*K ết luận:Gỗ là loại vật liệu không đồng nhất và chịu kéo không tốt
BÀI 5:
THÍ NGHI Ệ M NÉN G Ỗ D Ọ C TH Ớ
1 Mục đích:
Xác định cường độ chịu nén giớ i 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 k ết quả thí nghiệm:
Số
TT
mẫu
Kíchthướ c mẫu (mm)
Diện tích
chịu nén
F (cm2)
Lực nén giớ i
hạn
N gh (kG)
Cường độ chịu nén giớ i hạn
R n (kG/cm2) Dài R ộng Cao
1
2
3
30
30
30
30 30 30
51 51 51
9 9 9
4917 4242 4145
546,333 471,333 460,556
tb n R
429,741
N
N h
Trang 125 Nhận xét và k ết luận:
* Sau khi k ẹp mẫu và tiến hành tăng tải đến khi mẫu bắt đầu bị phá hoại, mẫu
gỗ vở ra Sau khi thí nghiệm ta thấ y mẫu bị sụp xuống theo thớ dọc của gỗ
Cường độ chịu nén giớ i hạn trung bình của 3 mẫu là 429,741 (kN/cm2) V ớ i tải
trọng nhỏ ta thấ y gỗ là vật liệu chịu kéo rất kém nhưng chịu lực khỏe theo
phương dọc thớ gỗ và nhỏ hơn khả năng chịu kéo của thép, gang
Mẫu 1:4927 (kG) – 546,333 (kG/cm2)
Mẫu 2:4242 (kG) – 471,333 (kG/cm2)
Mẫu 3:4145 (kG) – 460,556 (kG/cm2)
*Kết luận: Gỗ là vật liệu không đồng nhất và chịu nén khá tốt.
BÀI 6:
THÍ NGHI Ệ M U Ố N PH Ẳ NG M Ẫ U G Ỗ
1 Mục đích:
Xác định cường độ chịu uốn giớ i hạn của mẫu gỗ ở độ ẩm tự nhiên
2 Mẫu thí nghiệm:
- Gỗ dầu có tiết diện 20 x 20, dài 300mm, L 0=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 uốn mẫu:
30
20 20
h
Trang 13- Tốc độ gia tải: 1KG/s
- Gối tựa truyền tải: 4 con lăn kim loại hình trụ D =20, L =30
4 Số liệu và k ết quả thí nghiệm:
Số
TT
mẫu
Kích thướ c mẫu (mm) Mome
nt kháng
uốn
W x
(cm3)
Chỉ số
lực k ế
N n
(kG)
Lực uốn
giớ i hạn
N u= N n/2 (kG)
Moment
uốn giớ i
hạn
M gh (kGcm)
Cường độ chịu
uốn giớ i hạn
R u (kG/cm2) Dài R ộng Cao
1
2
3
240
240
240
30 30 30
30 30 30
4,5 4,5 4,5
395 475 775
197,5 237,5 392,5
23700 28500 47100
526,667 633,333 1046,667
tb u R
735,556
5 Nhận xét và k ết luận:
- 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 thớ phía trên, tức là thớ trên chịu nén, thớ dưới chịu kéo
- Thí nghiệm trên thực hiện với 3 mẫu cho kết quả cường độ chịu uốn khá chênh lệch, chứng tỏ chất lượng mẫu đem thí nghiệm chưa đồng nhất
- Khả năng chịu uốn của gỗ phụ thuộc vào các thớ gỗ và cách sắp xếp của chúng Mỗi loại gỗ sẽ có cường độ chịu uốn khác nhau vì vậy cần phải tiến hành thử nhiều mẫu rồi lấy kết quả trung bình
- Trong thí nghiệm này còn tồn tại hạn chế là máy nén chưa kiểm soát được tốc độ gia tải, ta không biết được tốc độ gia tải có tuần theo tiêu chuẩn quy định hay không.Mẫu
gỗ còn khuyết tật, chưa đồng nhất.
*Kết luận: Gỗ là vật liệu không đồng nhất và chịu uốn không tốt
Trang 14PH Ầ N II: THÍ NGHI Ệ M V Ậ T LI Ệ U XÂY D Ự NG
V Ậ T LI Ệ U BÊ TÔNG
I Nguyên v ật liệu
-Xi măng: PCB40; a =3.1T/m3 ;o =1.1T/m3
-Cát vàng:a c=2.65T/m3 ;o c=1.45T/m3; W=2%
-Đá dăm:a đ =2.7T/m3 ;o đ =1.42T/m3; W=3% ;Đmax =40mm
-Nướ c
II Yêu cầu
1.Thiết k ế cấp phối bê tông mac 300; SN =10cm
2.Thí nghiệm xác định độ sụt SN của hỗn hợ p bê tông
3.Chế tạo 3 mẫu bê tông kích thướ c 15x15x15cmđể xác định mác bê tông theo
cường độ chịu nén
III Trình tự thiết k ế cấp phối bê tông
-Xác định các thông số vật lýa, o,r , W của các nguyên vật liệu
- Tính toán
a Tính liều lượ ng nguyên v ật liệuở tr ạng thái khô dùng cho 1m3bê tông
-Xác định tỉ số X/N:hệ số A =0,6
-Xác định N:N=200 lít
-Xác định X:
-Xác định phụ gia:PG = [định mức].X ; 0 lít