Giáo trình đào tạo thí nghiệm chuyên ngành xây dựng giao thông

chơng i : quy định phòng thí nghiệm đợc công nhận Những quy định chung : Theo Quyết định số 2496/QĐ-KHKT ngày 24/9/1997 Bộ trởng Bộ Giao thông vận tải ban hành quy định việc công nhận phòng thí nghiệm chuyên ngành xây dựng giao thông Bộ Giao thông vận tải trực tiếp tiến hành việc tổ chức kiểm tra, đánh giá định công nhận khả hoạt động theo thoả thuận Bộ Xây dựng Cũng theo quy định phòng thí nghiệm chuyên ngành thuộc tổ chức, cá nhân, bao gồm tổ chức ca nhân nớc đầu t Việt Nam hoạt động xây dựng giao thông lĩnh vực nghiên cứu thiết kế, khảo sát thi công xây dựng sản xuất vật liệu xây dựng đợc Bộ Giao thông vận tải định công nhận khả hoạt động, cấp mã số phòng thí nghiệm ( LAS - XD ) có giá trị pháp lý để cung cấp số liệu kiểm tra, phân tích thử nghiệm phục vụ công tác nghiên cứu, khảo sát, thiết kế, thi công, nghiệm thu đánh giá chất lợng vật liệu xây dựng chất lợng công trình xây dựng Điều kiện để phòng thí nghiệm đợc công nhận cấp mã số : Để đợc công nhận cấp mã số LAS - XD, phòng thí nghiệm phải đảm bảo yêu cầu đội ngũ chuyên môn làm thí nghiệm, trang thiết bị thí nghiệm, tài liệu kỹ thuật phòng thí nghiệm, điều kiện môi trờng, mặt làm việc tiện nghi khác để tiến hành thí nghiệm Các yêu cầu phải phù hợp với việc thực phép thử, tiêu thí nghiệm mà phòng thí nghiệm xin đăng ký công nhận triển khai hoạt động a Về tổ chức : Phòng thí nghiệm phải đợc định thành lập quan có thẩm quyền với cấu tổ chức : - Ngời phụ trách phòng thí nghiệm ( trởng phòng thí nghiệm ) phải có đủ lực, thẩm quyền trình độ chuyên môn nghiệp vụ để điều hành hoạt động phòng thí nghiệm Khi ngời phụ trách vắng mặt phải định ngời thay phải đợc quan công nhận phòng thí nghiệm chấp nhận Chỉ có ngời phụ trách ( ngời thay thế) ngời đợc uỷ quyền ký vào biên phiếu kết thí nghiệm - Đội ngũ chuyên môn làm công tác thí nghiệm phỉa có cấu hợp lý cán có trình độ đại học nhân viên thí nghiệm; cán thí nghiệm viên có kinh nghiệm vào nghề Các cán thí nghiệm viên phải đợc đào tạo để có trình độ chuyên môn, nghiệp vụ phù hợp với công việc thử nghiệm đợc giao Có đầy đủ hồ sơ trình đào tạo trình độ chuyên môn nghiệp vụ cán bộ, nhân viên phòng - Phòng thí nghiệm phải có quy định nhiệm vụ trách nhiệm cụ thể cán bộ, nhân viên; có biện pháp tổ chức quản lý cán nhân viên nhằm đảm bảo chất lợng, tính khách quan trung thực hoạt động thí nghiệm - Phòng thí nghiệm phải có cán quản lý kỹ thuật chịu trách nhiệm quản lý kỹ thuật thử nghiệm, cán quản lý chất lợng chịu trách nhiệm hệ thống đảm bảo chất lợng thí nghiệm ngời đợc định thay cán vắng mặt Tuỳ quy mô phòng thí nghiệm , hai chức quản lý ngời ngời phụ trách kiêm nhiệm hay hai chức danh b Về sở vật chất : - Các trang thiết bị thí nghiệm phải phù hợp với tiêu tiêu chuẩn thí nghiệm tơng ứng phải đợc kiểm định, hiệu chuẩn thờng xuyên theo quy định quản lý sử dụng dụng cụ đo lờng Nhà nớc - Phòng thí nghiệm phải có đủ tài liệu pháp quy, tiêu chuẩn, quy trình quy phạm, sổ tay hớng dẫn, biểu mẫu phù hợp phục vụ công tác thí nghiệm - Phòng thí nghiệm phải có quy định cần thiết an toàn, giữ bí mật quyền sở hữu khách hàng kết thí nghiệm c Về trách nhiệm quyền hạn phòng thí nghiệm đợc công nhận : Phòng thí nghiệm đợc công nhận có quyền sử dụng dấu đặc trng Phòng thí nghiệm đợc công nhận theo quy định Bộ Giao thông vận tải, Bộ Xây dựng Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lờng chất lợng; đợc u tiên định tham gia hoạt động giám sát chất lợng xây dựng giao thông; đợc u tiên xem xét để uỷ quyền tham gia hoạt động quốc tế thử nghiệm hiệu chuẩn chuyên ngành xây dựng giao thông; đợc u tiên việc trang bị phơng tiện đo lờng thử nghiệm, cung cấp thông tin tham gia đào tạo cán phạm vi quyền hạn chức Bộ Giao thông vận tải; đợc thu phí thử nghiệm hiệu chuẩn theo quy định Phòng thí nghiệm đợc công nhận có nhiệm vụ thực nghiêm chỉnh quy định Nhà nớc, ngành Phòng thí nghiệm đợc công nhận ; tiến hành phép thử hiệu chuẩn theo yêu cầu khách hàng; chịu trách nhiệm trớc khách hàng, trớc pháp luật kết thử nghiệm hiệu chuẩn công bố; tham gia việc so sánh phép thử phòng thí nghiệm theo yêu cầu quan có thẩm quyền; định kỳ hàng năm báo cáo với Bộ Giao thông vận tải tình hình hoạt động phòng thí nghiệm chịu tra Bộ cần thiết chơng ii : Nguyên lý công tác thí nghiệm vật liệu thí nghiệm công trình Khái niệm chung 1.1 Vai trò công tác thí nghiệm vật liệu thí nghiệm công trình Trong nhiều lĩnh vực khác khoa học công nghệ, vai trò thí nghiệm vật liệu thí nghiệm công trình đợc khẳng định nhằm mục đích: - Giải vấn đề công nghệ thực tế sản xuất đòi hỏi nh đánh giá chất lợng vật liệu, công trình làm sở cho việc nghiệm thu, bàn giao, khai thác v.v - Giải hoàn thiện toán mà phơng pháp lý thuyết cha không giải đợc đầy đủ nằm ý tởng cần thăm dò Đối tợng công tác thí nghiệm vật liệu kết cấu công trình Bằng phơng pháp cảm thụ trực tiếp, có đợc số liệu đo đạc trạng thái thực tế qua trình tiến hành khảo sát đối tợng, xử lý số liệu đa đến kết luận mang đầy đủ tính quy luật nh tính tiêu biêủ tham số khảo sát chất lợng lẫn số lợng Những quy luật giá trị phân bố ứng suất - biến dạng, trạng thái làm việc hình thức phá hoại đối tợng nghiên cứu, không hỗ trợ cho trình thiết kế, tính toán thi công, nghiệm thu, khai thác mà thay đợc lời giải toán đặc thù, phức tạp mà việc giải chúng đờng lối lý thuyết nhiều công sức cha có biện pháp giải Thí nghiệm vật liệu công trình vậy, thực đợc nhiệm vụ sau lĩnh vực kỹ thuật xây dựng học công trình: trình a/ Xác định, đánh giá khả làm việc tuổi thọ vật liệu kết cấu công Đây nhiệm vụ thờng đợc tiến hành vật liệu xây dựng kết cấu công trình trớc đa vào sử dụng khai thác - Khả làm việc thực tế kết cấu công trình đợc xây dựng xong đợc phản ánh công việc đánh giá chất lợng chúng qua kết thí nghiệm kiểm tra đợc thực trình xây dựng kết kiểm định trực tiếp công trình Kết tài liệu quan trọng hồ sơ nghiệm thu bàn giao công trình - Công tác xác định đánh giá khả chịu lực đợc tiến hành kết cấu công trình đợc khai thác lâu năm, hết niên hạn sử dụng chất lợng bị giảm yếu, kết cấu công trình có yêu cầu sửa chữa cải tạo, nh công trình đa vào khai thác với tải trọng sử dụng lớn hay không phù hợp vơí nhiệm vụ thiết kế xây dựng ban đầu - Đặc biệt quan trọng thiếu đợc công việc xác định, đánh giá trạng thái làm việc khả chịu lực lại kết cấu công trình bị cố tác động nh: thiên tai (gió bão, động đất ), chiến tranh tàn phá, hoả hoạn sai sót trình thi công gây nên khuyết tật kỹ thuật tồn kết cấu công trình Mục đích công việc kiểm định khả chịu lực kết cấu công trình có cố chất lợng phát đánh giá mức độ h hỏng độ bền vững theo thời gian chúng để từ nêu đợc nhận xét khẳng định khả tồn tại, huỷ bỏ phận kết cấu hay toàn công trình; đồng thời để nghiên cứu thiết kế tìm biện pháp gia cờng, sửa chữa phục hồi công trình b/ Nghiên cứu đề xuất nghiên cứu ứng dụng hình thức kết cấu mới, kết cấu đặc biệt vào việc thiết kế xây dựng công trình Một biện pháp để tiến hành tìm kiếm loại kết cấu mới, phù hợp dùng phơng pháp nghiên cứu thực nghiệm, cho phép xác định nhanh đợc hình thức kết cấu phù hợp, có đợc số liệu cần thiết tin cậy tham số phục vụ trực tiếp cho việc thiết kế tính toán công trình Kết trờng hợp chọn dạng kết cấu có sẵn lý thuyết tính toán, nhng đa vào ứng dụng cho công trình cụ thể, tuỳ thuộc vào tầm quan trọng công trình mức độ chặt chẽ phơng pháp tính, cần phải triển khai thực nghiệm phần hay toàn kết cấu để kiểm chứng đắn phơng pháp tính toán lý thuyết tính khả thi công trình c/ Nghiên cứu phát vật liệu mới, đánh giá chất lợng loại vật liệu xây dựng sử dụng tái sử dụng, loại vật liệu địa phơng Qúa trình nghiên cứu để hình thành loại vật liệu thực chất trình tiến hành thực nghiệm Một vật liệu đợc công nhận để đa vào sử dụng xây dựng công trình cần phải có đầy đủ tiêu đặc trng cờng độ, biến dạng, khối lợng riêng; độ ổn định tính chuyên dùng nh nhiệt độ, độ ẩm, âm tính chất hoá - lý khác Việc xác định số lợng chất lợng đặc trng có đợc qua trình tiến hành thực nghiệm d/ Nghiên cứu phát minh vấn đề khoa học kỹ thuật chuyên ngành, học vật rắn biến dạng, học công trình mà nghiên cứu lý thuyết hoàn toàn cha đợc giải cha giải đầy đủ tận gốc đòi hỏi phải có kết nghiên cứu thực nghiệm để làm sở cho việc đánh giá phù hợp giả thiết đa xác nhận đắn kết nhận đợc từ nghiên cứu lý thuyết 1.2 ý nghĩa trạng thái ứng suất - biến dạng Công tác thí nghiệm vật liệu thí nghiệm công trình việc xác định số tiêu lý vấn đề chủ yếu khảo sát biến động trạng thái ứng suất - biến dạng chúng Trên sở trạng thái ứng suất - biến dạng nhận đợc xác định giá trị tính chất làm việc vật liệu công trình Kết nhận đợc từ trình khảo sát trạng thái ứng suất - biến dạng vật liệu công trình cho phép giải vấn đề sau: - Gía trị hình ảnh phân bố nội lực kết cấu công trình, từ bố trí vật liệu cấu tạo kết cấu thích hợp - Đánh giá đợc khả mức độ làm việc thực tế vật liệu công trình, cho phép rút đợc tiêu chuẩn phục vụ cho việc kiểm tra độ bền, độ cứng độ ổn định công trình - Dự đoán đợc đời sông tuổi thọ công trình trình thực nghiệm có tiến hành khảo sát đo đạc biến động tốc độ phát triển ứng suất - biến dạng nh hình thành phát triển khuyết tật ( h hỏng nứt nẻ ) xuất trình làm việc công trình Trạng thái ứng suất - biến dạng có đợc trình thực nghiệm không phản ánh khả làm việc thực tế công trình, mà nhiều trờng hợp chuẩn mực cho việc đánh giá đắn lý thuyết tính toán, thiết kế công trình Chẳng hạn, giải toán cờng độ biến dạng cho kết cấu công trình, trình tính toán dựa sở đặc trng vật liệu làm việc miền đàn hồi; nhng thực té phần lớn kết cấu công trình làm việc phạm vi đàn hồi vật liệu có không phận khác công trình tồn vùng vật liệu làm việc miền biến dạng đàn hồi làm việc trạng thái dẻo, trạng thái phá huỷ vật liệu mà trạng thái làm việc luôn nguồn gốc giảm tuổi thọ gây phá hoại kết cấu công trình Mức độ xác tin cậy phép đo lờng trạng thái ứng suất - biến dạng thờng chịu ảnh hởng nhiều yếu tố, có: a/ Kích thớc số lợng mẫu thử: Khi khảo sát mẫu thử có kích thớc thực kết cấu nguyên hình kết trạng thái ứng suất - biến dạng nhận đợc kết trực tiếp thực, không cần qua trình tính toán chuyển đổi trung gian, nhng số liệu đo tham số toán thờng bị hạn chế số lợng đối tợng thí nghiệm không nhiều (thờng có hai) Ngợc lại, khảo sát toán mẫu thử mô hình tơng tự kết trạng thái ứng suất - biến dạng mẫu thử thực nhận đợc sau trình tính toán chuyển đổi tơng tự qua hệ số tỉ lệ tham số đo; thế, có sai số nhỏ trình đo dẫn đến lệch lạc kết quả, song số thí nghiệm tiến hành mô hình tơng tự thờng nhiều sau tổng hợp số liệu nhiều mô hình thí nghiệm, có đợc kết tin cậy Với thí nghiệm vật liệu, kích thớc số lợng mẫu thử phải tuân theo quy định tiêu chuẩn thử nghiệm b/ Hình dạng cấu tạo liên kết phần tử mẫu thử Việc xác định trạng thái ứng suất - biến dạng mẫu thử có hình dạng đơn giản thờng đợc tiến hành không mẫu khó khăn ứng suất - biến dạng thờng phân bố tơng đối đồng kết cấu, trị số chúng không lớn, thờng giao động miền biến dạng đàn hồi vật liệu Vì phơng pháp số đo trờng hợp thờng không dẫn đến sai số đáng kể cho kết nghiên cứu Đối với trờng hợp kết cấu có hình dạng phức tạp ghép từ nhiều phần tử với việc khảo sát xác định trạng thái ứng suất - biến dạng gặp nhiều khó khăn phân bố ứng suất - biến dạng thờng thay đổi lớn, trị số đo hai điểm hai vùng lân cận khác nhiều (ở điểm vật liệu làm việc giai đoạn đàn hồi, nhng điểm bên cạnh xuất biến dạng dẻo c/ Cấu tạo vật liệu mẫu thử Mẫu thử dù dạng nguyên hình dạng mô hình đợc cấu tạo từ vật liệu thực có đặc trng khác thông thờng đặc trừng đợc thể qua mối quan hệ thực nghiệm giã ứng suất biến dạng vật liệu chịu kéo chịu nén trục Trong thực tế sản xuất, tồn nhiều loại vật liệu có mối quan hệ ứng suất - biến dạng khác nhau: Tuyến tính; Hoàn toàn phi tuyến; Không đồng suốt trình chịu tải; Tuyến tính giai đoạn vật liệu chịu tải thấp nhng qua giá trị đặc trng xác định tuỳ thuộc chât vật liệu lại không tuyến tính Việc xác định xác mối quan hệ vật liệu giữ vai trò quan trọng trình khảo sát trạng thái ứng suất - biến dạng đối tợng nghiên cứu d/ Công nghệ chế tạo mẫu thử: Các kết cấu công trình sản suất nh mẫu thử dùng để tiến hành nghiên cứu thực nghiệm đợc thiết kế chế tạo theo nhiều biện pháp công nghệ khác Dù biện pháp chế tạo cuối đối tợng nghiên cứu tồn trạng thái ứng suất ban đầu ứng suất trớc Việc xác định giá trị quy luật phân bố chúng để loại trừ trình khảo sát trạng thái ứng suất - biến dạng đối tợng thờng khó thực e/ Tính chất tác dụng tải trọng Giá trị tính chất phân bố ứng suất - biến dạng mẫu thử thờng chịu ảnh hởng trực tiếp đại lợng quy luật tác động tải trọng Kết đo lờng tham số khảo sát đối tợng chịu tải trọng tác dụng tĩnh nhận đợc dễ dàng, đảm bảo đợc độ xác rõ ràng trờng hợp dụng cụ phơng pháp đo thờng không phức tạp, đặc biệt việc đo lờng đợc tiến hành điều kiện yên tĩnh, số đo không phụ thuộc vào thời gian Nhng đối tợng chịu tải trọng tác dụng động nh lực xung, lực rung động công việc đo lờng trở nên phức tạp, trình đo thực môi trờng dao động số đo tham số khảo sát phục thuộc vào yếu tố thời gian Điều làm ảnh hởng mức độ xác phép đo số liệu thu nhận đợc g/ Môi trờng tiến hành thí nghiệm Trong kỹ thuật đo lờng đại lợng, để đảm bảo độ xác phép đo thờng phải đợc thực môi trờng xác định môi trờng chuẩn nhiệt độ, độ ẩm tác nhân ăn mòn khác theo quy định tiêu chuẩn tơng ứng Trong phép đo giá trị biến dạng tơng đối vật liệu kết cấu công trình vậy, ảnh hởng môi trờng xung quanh đặc biệt nhiệt độ độ ẩm thờng làm cho số đo bị nhiễu loạn Khi thực phép đo, nhiệt độ môi trờng thay đổi làm cho vật liệu bị biến dạng theo thân thiết bị đo bị co giãn làm sai lệch giá trị số đo 1.3 Biến dạng kết cấu công trình phép đo biến dạng tơng đối Cho đến nay, vấn đề đo trực tiếp giá trị tham số ứng suất vật liệu kết cấu công trình cha đợc giải Bởi vậy, cần khảo sát trạng thái ứng suất đối tợng cụ thể phải thông qua số đo tham số biến dạng tơng đối Điều đợc thực dễ dàng khảo sát vật liệu đàn hồi tuyến tính đối tợng làm việc giai đoạn biến dạng đàn hồi quy luật biến động ứng suất biến dạng hoàn toàn đồng nhất, đại lợng luôn tỉ lệ với qua số đặc trng tính đàn hồi vật liệu; trị số môđun đàn hồi vật liệu đối tợng chịu trạng thái ứng suất trục, hệ số Poisson trờng hợp đối tợng làm việc trạng thái ứng suất phẳng Vì vậy, khảo sát biến động ứng suất - biến dạng đối t ợng giai đoạn đàn hồi hoàn toàn tiến hành quy luật biến đổi cuả trạng thái biến dạng nhận đợc Tuy nhiên, khảo sát vật liệu kết cấu công trình có quan hệ ứng suất biến dạng không tuân thủ định luật Hooke trạng thái biến dạng giới hạn đàn hồi, trình khảo sát biến động trạng thái ứng suất biến dạng tiến hành qua trạng thái biến dạng nh trờng hợp vật liệu đàn hồi tuyến tính cha đầy đủ mà phải khảo sát quy luật phân bố ứng suất, quan hệ ứng suất biến dạng không tuyến tính Đối với trờng hợp này, để nhận đợc giá trị ứng suất đối tợng khảo sát sở số đo biến dạng, cần thiết phải dựa vào biểu đồ quan hệ thực nghiệm ứng suất - biến dạng kéo nén phá hoại mẫu vật liệu Quá trình thực phép đo biến dạng tơng đối cần phải tiến hành với số lợng dụng cụ đo tối thiểu thời gian đo ngắn nhất; nhng thực tế cần phải vào điều kiện hoàn cảnh cụ thể để lựa chọn cho phù hợp a/ Đo biến dạng điềukiện công trình chịu loại tải trọng có tính chất khác Tuỳ theo tính chất tác dụng tải trọng nh tác nhân khác bên ngoài, đối tợng khảo sát thờng xảy hai trạng thái làm việc sau: + Trạng thái tĩnh phát triển dần Điều xảy có tác dụng tải trọng tĩnh, nhiệt độ yếu tố học khác Kết xác định đợc giá trị quy luật phân bố biến dạng Khi thí nghiệm kết cấu công trình thực có kích thớc thực, thờng phải dùng phơng pháp đo số điểm rời rạc, nhng vùng khảo sát số lợng điểm đo phải đủ lớn phân bố đủ mau để xác định đợc giá trị tính chất phân bố biến dạng Vấn đề phức tạp làm qua trình đo đọc số đo với số lợng lớn mà ngăn ngừa đợc khả phân bố lại biến dạng đối tợng khảo sát đại lợng biến dạng nhận đợc điểm đo không tơng ứng trị số ngoại lực giữ lực thời gian dài Để khắc phục phần ảnh hởng đó, cần chọn phơng pháp thiết bị đo nhanh, ổn định + Trạng thái động biến thiên nhanh: Điều xảy đối tợng nghiên cứu chịu tác dụng tải trọng động, tải trọng di chuyển, va chạm, nổ Đo biến dạng trờng hợp thờng phức tạp giá trị thay đổi nhanh theo thời gian; đặc biệt trờng hợp đối tợng chịu tác dụng tải trọng va chạm, việc ứng suất thay đổi nhanh theo thời gian (trong khoảng khắc K b) hay độ cứng cácbonat (>KK) tơng ứng với có mặt bicacbonatcanxi Ca(HCO 3)2 mức Mg(HCO3)2 bé độ cứng số hay không cacbonat KH phụ thuộc vào tạo thành chủ yếu có mặt canxisunfat (CaSO 4), nh clorit muối khác canxi magiê Độ cứng nớc dẫn tới tạo cặn bọt nồi trở ngại cho đánh giá chất lợng sản phẩm khác (hoá, sinh ).Vì phải tiến hành làm mềm nớc tức làm chúng Sự khử dung dịch muối canxi, magiê nớc Độ cứng nớc đợc làm giảm nhờ tạo CaO hay Na2CO3 nh cách đun sôi lâu Khi xảy phản ứng : Ca(HCO3)2 = CaCO3 + CO2 + H2O Mg(HCO3)2 = MgCO3 + CO2 + H2O Chỉ tiêu độ mềm nớc , nh liều lợng oxitcanxi hay liều lợng natricacbonat nung yêu cầu để làm mềm nớc ngời ta xác định theo phơng pháp tiêu chuẩn Độ cứng định lợng nớc nớc đợc biểu thị độ Liên Xô đơn vị đo độ cứng nớc đợc sử dụng miligam đơng lợng Ca+2 hay Mg+2 l nớc, hàm lợng 20,04 mg/l Ca+2 hay 12,16 mg/l Mg+2 Tính toán đơn vị khác độ cứng : mg đơng lợng Ca+2 hay Mg+2 l nớc tơng ứng với độ : 2,804 Đức ; 5,005 Pháp ; 3,51 anh 50,045 Mỹ Theo mức độ cứng nớc ngời ta chia thành : nớc mềm - nhỏ mg đơng lợng l ; độ cứng trung bình ữ8 mg đơng lợng/l cứng ữ 12 mg đơng lợng/l cao Liên Xô, nớc sử dụng độ cứng chung nớc không lớn mg đơng lợng/l Dới độ cứng chung nớc (> K0)ngời ta hiểu ngầm tổng cation Ca +2 Mg+2 có nớc dới dạng hoà tan 155 Đối với nớc mềm, khái niệm phơng pháp oleat phân tích thể tích để xác định độ cứng chung liên quan đến dịch chuyển nhờ chất kỵ canxi hoà tan dung dịch nớc muối (Ca Mg) hoà tan nớc muối canxi, magiê axit oleic Kết thúc trình phản ứng có chuyển dịch từ pha rắn tất muối cứng, ghi nhận đợc xuất mẫu H2O váng bền tạo thành d thừa oleickali Độ cứng chung nớc trung bình cứng đợc xác định phơng pháp phân tích thể tích pamitin mặt pamitin kali phơng pháp chuẩn nớc dung dịch rợu Phơng pháp sau dựa sở chuyển dịch chất hoà tan nớc muối ăn, độ cứng trung bình chứa sterat xà phòng, pantimin dung dịch xà phòng d thừa Sự xác định độ cứng nớc phân tích tính toán Để xác định độ cứng chung nớc, ngời ta tiến hành phân tích hoá học sơ theo phơng pháp tiêu chuẩn tính toán giams định hàm lợng canxi, magiê mẫu nớc thí nghiệm Độ cứng chung nớc đợc tính theo công thức : Ca + Mg + K0 = + 7,14 4,33 Ca2+Mg+27,144,33- Hàm lợng canxi nớc, mg/l Hàm lợng magiê nớc, mg/l Hệ số tính toán theo độ cứng ca Hệ số tính toán theo độ cứng Mg+2 Khi tính toán độ cứng chung nớc độ chia độ cứng độ cứng cần tơng ứng với hàm lợng nớc muối độ cứng lợng đơng lợng gam (10 mg/l CaO) Chơng 10 : Thí nghiệm tính lý kim loại liên kết 156 I Xác định đặc trng học kim loại : 1.1 Phơng pháp thử kéo : Tiêu chuẩn áp dụng TCVN 197 - 85 Phơng pháp áp dụng cho việc thử kéo tĩnh mẫu kim loại nhiệt độ 2015oC để xác định đặc trng học ( trừ thép có chiều dầy nhỏ 0,5mm thép có đờng kinh nhỏ 3mm ) Thử kéo mẫu với tốc độ phù hợp mẫu bị phá hỏng để xác định hay nhiều đặc trng học kim loại cách xác Các đặc trng học kim loại : - Giới hạn tỉ lệ ( quy ớc ) - Giới hạn chảy ( vật lý ) - Giới hạn chảy ( quy ớc ) - Giới hạn bền trớc đứt - Giới hạn bền thực sau đứt - Độ dãn dài tơng đối sau đứt - Độ thắt tơng đối sau đứt Mẫu thử là mẫu có mặt cắt ngang tròn, vuông, chữ nhật Chiều dài tính toán ban đầu mẫu : Lo = 5,65 Fo Lo = 11,3 Fo ( Fo : Diện tích mặt cắt ngang ban đầu, phần làm việc mẫu ) Các mẫu đợc cắt từ kim loại có chiều dầy từ 0,5 đến 3mm, kích thớc mẫu đợc quy định bảng sau : Chiều dày mẫu Chiều rộng mẫu Từ 0,5 đến Lớn đến 12,5 20,0 Chiều dài tính toán 50 80 a Thiết bị thử : Thử kéo đợc tiến hành máy vạn hay chuyên dùng Máy cần đảm bảo độ tâm tin cậy cặp mẫu Lực kéo phải đợc tăng Tốc độ kéo phải giới hạn cho phép điều kiện thử, giảm tải phải từ từ b Tiến hành thử xử lý kết : - Giới hạn chẩy vật lý ch đợc xác định qua kim lực máy trình thử đồ thị kéo nhận đợc thử - Giới hạn chảy trch dới dch đợc xác định đồ thị kéo nhận đợc thử với điều kiện tỉ lệ biểu đồ đảm bảo 1mm trục tung tơng ứng với ứng suất mẫu không vợt 10N/mm2 Các giá trị tơng ứng với điểm chảy cao ban đầu thấp giai đoạn chảy mà lực không tăng hay giảm rõ rệt đợc thể đồ thị - Giới hạn chảy quy ớc tch xác định phơng pháp họa đồ theo đồ thị kéo nhờ ten-sơ-mét trình tăng tải Khi sử dụng ten-sơ-mét sai số ten-sơ-mét không đợc vợt 5% giá trị biến dạng dài đo đợc - Giới hạn chảy quy ớc hch đợc xác định phơng pháp đặt tải bỏ tải liên tiếp, sau đặt mẫu vào ngàm máy, tăng lực để mẫu chịu ứng suất o không 10% giới hạn chảy hch ( xác định ten-sơ-mét ), sau mẫu chịu tải z = Giữ lực từ giây đến giây hạ tải ứng suất o Bắt đầu từ giá trị ứng suất tơng ứng 70 - 80% hch mẫu lại chịu tải Trong trình tăng tải bỏ tải, phải tiến hành đo để xác định biến dạng đủ hạ tải đến ứng suất o Thử đợc dừng lại biến dạng d bắt đầu vợt đại lợng đo tải trọng tơng ứng với giới hạn chảy gây nên c Biên thử : Trong biên thử cần ghi rõ : - Mác kim loại; - Số hiệu mẫu; - Hình dáng, chiều dài tính toán ban đầu Lo kích thớc mẫu trớc thử, sau thử ; 157 - Tốc độ đặt tải biến dạng tơng đối tải trọng tơng ứng đặc trng học xác định; - Cần phải có điều ghi rõ sai sót xuất tỏng trình tiến hành thử; - Ghi rõ họ tên, chức vụ, chữ ký ngời tiến hành xử lý kết thử 1.2 Phơng pháp thử uốn : Tiêu chuẩn áp dụng TCVN 198 - 85 Phơng pháp xác định khả chịu biến dạng doẻ kim loại hợp kim đợc biểu thị góc uốn nhiệt độ 20 15oC/10oC Phơng pháp không áp dụng để thử ống, dây kim loại mối hàn Mẫu thử có mặt cắt ngang hình tròn, hình vuông, hình chữ nhật, đa giác không đổi, đợc đem biến dạng dẻo cách uốn xung quanh gối uốn có đờng kính xác định, đến góc uốn xác định đến xuất vết nứt nhờ tác dụng ngoại lực có hớng không đổi Mẫu hình vuông chữ nhật cần làm lợn tròn mép bán kính lợn không đợc vợt 1/10 chiều dầy thử Đối với vật liệu có chiều rộng đến 20mm, chiều rộng mẫu thử lấy chiều rộng ban đầu vật liệu thử Nếu chiều rộng vật liệu thử lớn 20mm cần cắt để lấy chiều rộng mẫu thử từ 20 - 50mm với độ sai lệch 5mm cho chiều rộng hai lần chiều dầy mẫu thử Đối với vật liệu thử có chiều dầy dới 3mm chiều rộng mẫu thử không vợt 205mm Chiều dầy mẫu thử chiều dầy ban đầu vật liệu thử Nếu chiều dầy vật liệu thử vợt 25mm chiều dầy mẫu thử đợc giảm cách gia công mặt đến 25mm, uốn mặt không gia công đặt phần bị kéo Chiều dài mẫu thử chọn phụ chiều dầy mẫu thử điều kiện tiến hành thử a Thiết bị thử : Thử uốn tiến hành máy thử vạn năng, máy nén, máy uốn sắt, ê tô Tuỳ phơng pháp thử uốn, sử dụng đồ gá thích hợp nh gối đỡ, rãnh chữ U hay V Chiều rộng gối đỡ, gối uốn cần phải lớn chiều rộng mẫu thử b Tiến hành thử : Thử uốn tiến hành theo phơng pháp sau phụ thuộc yêu cầu sản phẩm thử : - Uốn đến đạt đợc góc uốn cho trớc - Uốn đến xuất vết nứt miền bị kéo ứng với góc uốn cho trớc - Uốn đến hai cạnh mẫu thử song song với - Uốn đến hai cạnh tiếp xúc với Uốn đến đạt đợc góc uốn cho trớc tiến hành cách đặt lực tăng từ từ, qua gối uốn đặt gối đỡ Nếu không đạt đợc góc uốn phơng pháp đặt lực trực tiếp vào đầu mẫu thử Uốn đến xuất vết nứt đầu tiên, tiến hành nh phơng pháp Uốn đến hai cạnh mẫu song song, tiến hành nh Sau đa mẫu thử vào hai phẳng song song máy thử Cho lực tăng từ từ đến đạt đợc cạnh mẫu song song Thử có gá đệm hay gá đệm Chiều rộng gá đệm phải đờng kính gối uốn Uốn đến hai cạnh tiếp xúc với nhau, uốn sơ bộ, sau đa mẫu vào hai phẳng song song máy thử cho lực tăng từ từ đến hai cạnh mẫu tiếp xúc Tải trọng tác dụng lên mẫu chậm để đảm bảo biến dạng dẻo phát sinh tự c Đánh giá kết Xem xét kỹ mép bên, mặt phần cong mẫu thử sau uốn Đánh giá kết thử theo tiêu chuẩn sản phẩm kim loại đợc quy định d Biên thử ; - Các kim loại hay ký hiệu quy ớc mẫu; - Kích thớc mẫu thử - Các điều kiện thử; - Kết thử II Phơng pháp thử tính mối hàn kim loại hợp kim đợc hàn phơng pháp : 158 2.1 Phơng pháp thử uốn : Tiêu chuẩn áp dụng TCVN 5401 - 91 Tiêu chuẩn quy định phơng pháp thử uốn xác định độ dẻo mối hàn kim loại hợp kim đợc hàn phơng pháp mẫu thử có mối hàn dọc ngang, kể uốn mặt cạnh mẫu thử có mối hàn ngang * Ký hiệu : Ký hiệu kích th đợc quy định bảng Kích thớc Chiều dày chi tiết hàn chiều dầy thành ống hàn Đờng kính thỏi hàn đờng kính ống hàn Đờng kính vòng tròn nối tiếp với mặt cắt thoi đa diện Chiều dầy mẫu thử Chiều rộng mẫu thử Chiều dài toàn mẫu thử Bán kính cung lợn Chiều rộng lớn mối hàn Đờng kính chày uốn Bảng Ký hiệu s D B ae be Lt R Ls Dn * Mẫu thử : - Lấy phôi mẫu để chế tạo mẫu thử theo TCN 5400 - 91 - Để thử uốn, mẫu thử có mối hàn ngang theo hình bảng Hình Bảng Kích thớc ae be Lt R Trị số s, nhng không lớn 25 Không nhỏ 1,5ae nhng không nhỏ 20 không lớn 50 Bằng lớn 250 Bằng lớn 0,1ae nhng không lớn - Để thử uốn mặt cạnh, mẫu thử có mối hàn ngang theo hình bảng Hình 159 Kích thớc ae be Lt R Bảng Trị số 0,7be, nhng không lớn 15 s, nhng không lớn 40 Bằng lớn 250 Bằng lớn 0,1ae nhng không lớn - Để thử uốn , mẫu thử có mối hàn dọc theo hình bảng Hình Kích thớc ae be Lt R Bảng Trị số s, nhng không lớn 25 Ls +10, nhng không nhỏ 20 Bằng lớn 250 Bằng lớn 0,1ae nhng không lớn - Nếu chiều dầy mẫu lớn chiều dầy mẫu thử, cho phép cắt lấy mẫu thử vị trí khác mặt cắt mối hàn theo chiều dầy a Thiết bị thử theo TCVN 198 - 85 b Tiến hành thử : - Thử uốn mẫu thử có mối hàn ngang, thử uốn mặt cạnh thử uốn mẫu thử có mối hàn dọc theo sơ đồ quy định hình 4, - Thử thực hai phơng pháp theo TCVN 198 - 85 - Khi tiêu chuẩn sản phẩm hàn yêu cầu khác, tải trọng đợc đặt mối hàn mẫu thử cho lớp hàn sau chịu kéo Khi thử mẫu thử có mối hàn hai mặt, tải trọng đợc đặt mặt có mối hàn đợc hàn sau c Biên thử : Nội dung biên thử gồm số liệu sau : - Ký hiệu mẫu thử - Kích thớc mẫu thử - Đờng kính chày uốn - Phơng pháp thử ( thử uốn mẫu thử có mối hàn ngang, dọc thử uốn mặt cạnh) - Góc uốn - Đặc trng vị trí phá huỷ mẫu - Số hiệu tiêu chuẩn 2.2 Phơng pháp thử uốn va đập : Tiêu chuẩn áp dụng TCVN 5402 - 91 Phơng pháp dùng để thử uốn va đập mối hàn kim loại hợp kim có chiều dầy từ 6mm trở lên đợc hàn phơng pháp * Ký hiệu : 160 Ký hiệu kích th đợc quy định bảng Kích thớc Chiều dày chi tiết hàn Chiều rộng mẫu thử Chiều dài mẫu thử Lợng d gia công Khoảng cách từ đỉnh vết cắt đến đờng nóng chảy Bảng Ký hiệu s b L C g * Mẫu thử : - Lấy phôi mẫu để chế tạo mẫu thử theo TCN 5400 - 91 - Hình dạng, kích thớc chất lợng bề mặt mẫu thử theo TCVN 312 - 84 a Thiết bị thử theo TCVN 312 - 84 b Tiến hành thử : - Tiến hành thử theo TCVN 312 - 84 - Khi thử xác định đợc trị số công va đập, trị số công va đập riêng ( dai đập ) nh tỷ lệ phần trăm phần phá huỷ rèn dẻo bề mặt gẫy - Kết thử bị loại bỏ mặt gẫy mẫu thử thấy có khuyết tật kim loại mối hàn c Biên thử : Nội dung biên thử gồm số liệu sau : - Trị số lợng va đập lớn máy thử va đập; - Ký hiệu mẫu thử - Hình dạng kích thớc mẫu thử; - Nhiệt độ thử; - Trị số công va đập dai va đập; - Chỉ dẫn vị trí vết cắt; - Đánh giá mặt gẫy - Số hiệu tiêu chuẩn 2.3 Phơng pháp thử kéo : Tiêu chuẩn áp dụng TCVN 5403 - 91 Tiêu chuẩn quy định phơng pháp thử kéo xác định giới hạn bền tức thời mối hàn kim loại hợp kim đợc hàn phơng pháp * Ký hiệu : Ký hiệu kích th đợc quy định bảng Bảng Kích thớc Ký hiệu Chiều dày chi tiết hàn s Đờng kính thỏi hàn đờng kính ống hàn D Đờng kính vòng tròn nối tiếp với mặt cắt thoi đa diện B Chiều dầy mẫu thử ae Chiều rộng phần làm việc mẫu thử be Đờng kính phần làm việc mẫu thử de Chiều rộng đầu mẫu thử bl Đờng kính đầu mẫu thử dl Chiều dài phần làm việc mẫu thử le Chiều dài toàn mẫu thử lt Bán kính chuyển tiếp từ phần làm việc đến đầu mẫu thử R Chiều rộng lớn mối hàn Ls * Mẫu thử : - Lấy phôi mẫu để chế tạo mẫu thử theo TCN 5400 - 91 - Khi tiêu chuẩn sản phẩm hàn yêu cầu khác, mẫu thử phẳng đợc chế tạo từ mối hàn sản phẩm cán phẳng phải phù hợp với hình bảng sau : 161 Hình Kích thớc ae Khi s nhỏ 20 Khi s lớn 20 nhỏ 40 Khi s lớn 40 b1 be Lo Lt R Trị số s 20 s 20 - 40 bo + 12 Không nhỏ 1,2ao nhng không nhỏ 10 không lớn 50 Ls + 60 Lớn 200 Lớn 25 Hình Kích thớc dl de Le Lt R Bảng Trị số D B, nhng không lớn 40 0,8dl Ls + 60 Lớn 200 Lớn 25 a Thiết bị thử theo TCVN 197 - 85 b Tiến hành thử : - Tiến hành thử theo TCVN 197 - 85 - Khi thử vị trí đứt mẫu đợc xác định : + Trên mối hàn + vùng ảnh hởng nhiệt + Trên kim loại c Biên thử : Nội dung biên thử gồm số liệu sau : - Ký hiệu mẫu thử - Tên gọi kích thớc mẫu thử - Vị trí đứt - Giới hạn bền tức thời - Số hiệu tiêu chuẩn 162 Bảng 163 [...]... chuẩn cần phải tiến hành từ 70 đến 100 thí nghiệm Vì vậy, để xây dựng một biểu đồ chuẩn cho súng bi hay súng bật nẩy thì cần phải tiến hành thử từ 700 đến 1000 thí nghiệm phá hoại mẫu + Nhiệm vụ thứ hai và cũng là nhiệm vụ chủ chốt của phơng pháp thí nghiệm không phá hoại vật liệu là phát hiện các khuyết tật tồn tại bên trong môi trờng vật liệu do quá trình chế tạo, do ảnh hởng của các tác động khác... trình thiết kế, chế tạo thi công và khai thác sử dụng công trình Để có khả năng thấu hiểu sự làm việc của công trình, trớc tiên phải tiến hành xác định và đánh giá chất lợng của vật liệu Hiện nay trong kỹ thuật xây dựng, việc khảo sát và xác định các đặc trng cơ bản của vật liệu bằng thí nghiệm thờng đợc thực hiện theo hai phơng pháp cơ bản là phơng pháp phá hoại mẫu và phơng pháp thí nghiệm không phá... thái làm việc thực tế của vật liệu trong mẫu là rất phức tạp trong các khâu: phơng pháp thí nghiệm, kỹ thuật đo và biện pháp xử lý kết quả Chẳng hạn, khi thí nghiệm và xử lý kết quả thí nghiệm kéo phá hoại mẫu thử để xác định quan hệ giữa ứng suất và biến dạng của vật liệu sẽ xảy ra ba trờng hợp sau: a/ Biểu đồ xây dựng trên quan hệ = f() chịu kéo với giá trị tính toán về ứng suất và biến dạng tơng... suất và biến dạng t ơng đối nhận đợc trong quá trình thí nghiệm phá hoại mẫu cho phép xây dựng một đờng cong biểu diễn quan hệ giữa ứng suất và biến dạng của vật liệu khảo sát và đợc gọi là biểu đồ đặc trng của vật liệu, bởi vì qua đồ thị này có thể xác định đợc các đặc trng cơ - lý của vật liệu khảo sát Biểu đồ vật liệu ( - ) nhận đợc qua quá trình thí nghiệm phá hoại mẫu thử thờng là biểu diễn quan... thí nghiệm không phá hoại 3.2 Phơng pháp phá hoại mẫu Vật liệu khảo sát đã có sẵn hoặc lấy ra từ công trình đợc chế tạo thành các mẫu thử Hình dạng và kích thớc của mẫu thử đợc xác định tuỳ theo: - Cấu tạo vật liệu - Mục đích thí nghiệm - Các quy định trong tiêu chuẩn Các mẫu vật liệu đợc đa vào máy thí nghiệm tơng ứng với trạng thái làm việc của vật liệu (kéo, nén, uốn, xoắn), cho chịu tác dụng của lực... chuẩn đo ban đầu Lo của mẫu thử = P/Fo và = l/Lo Xây dựng biểu đồ ( - ) theo phơng pháp này thờng rất đơn giản cho việc thí nghiệm, nhng thực ra cha phải là biểu đồ phản ánh đúng đắn sự làm việc của vật liệu (đờng a trên hình 2.18) b/ Biểu đồ ( - ) xây dựng với giá trị tính toán ứng suất xuất phát từ tiết diện bị thu hẹp của mẫu thử Thực ra trong quá trình chịu kéo, tiết diện của mẫu sẽ không còn giữ... nhanh tại vùng xuất hiện eo chảy Nếu xây dựng quan hệ ( - ) với ứng suất = P/Feo và biến dạng tơng đối =leo/Leo thì sẽ nhận đợc đờng c trên hình 2.1 Đờng biểu diễn này thể hiện đúng đắn mối quan hệ giữa ứng suất và biến dạng của vật liệu khảo sát Qua quá trình nghiên cứu các vật liệu xây dựng cho thấy, biểu đồ đặc trng vật liệu ( - ) nhận đợc bằng phơng pháp thí nghiệm phá hoại mẫu sẽ chịu ảnh hởng... lớn; nhng đối với các vật liệu có cấu tạo tinh thể, có độ đồng nhất cao thì có thể dùng loại có chiều dài chuẩn đo càng nhỏ càng thích hợp 5 Đo biến dạng của các loại vật liệu có trị số môđun biến dạng thấp và nhỏ hơn 10.000kG/cm2 nhất thiết phải dùng các tenzo cảm biến có số dây ít và dây mảnh 3 Các phơng pháp chủ yếu trong thí nghiệm vật liệu và thí nghiệm công trình 23 3.1 Đặt vấn đề Yếu tố ảnh hởng... thiết bị thăm dò khuyết tật này đợc nghiên cứu và chế tạo theo nhiều cơ sở vật lý khác nhau nh kỹ thuật vô tuyến điện tử, kỹ thuật điện từ, âm thanh, từ trờng và các tia vật lý phóng xạ Hiện nay trong sản suất, khi khảo sát các đặc trng cơ - lý của vật liệu xây dựng thờng đợc tiến hành đồng thời cùng một lúc cả hai phơng pháp thí nghiệm phá hoại và thí nghiệm không phá hoại vật liệu Kết quả nhận đợc từ... chuyển đổi chuẩn của vật liệu Phơng pháp thí nghiệm không phá hoại có u điển là trong quá trình nghiên cứu vật liệu không bị h hỏng và không đòi hỏi phải giải phóng vật liệu khỏi trạng thái làm việc thực tế Ngoài ra, một số các phơng pháp thí nghiệm không phá hoại còn có khả năng đánh giá chất lợng và phát hiện các khuyết tật nằm sâu bên trong vật liệu và kết cấu công trình Vì 26 vậy các phơng pháp khảo ... lợng xây dựng giao thông; đợc u tiên xem xét để uỷ quyền tham gia hoạt động quốc tế thử nghiệm hiệu chuẩn chuyên ngành xây dựng giao thông; đợc u tiên việc trang bị phơng tiện đo lờng thử nghiệm, ... vật liệu thí nghiệm công trình Khái niệm chung 1.1 Vai trò công tác thí nghiệm vật liệu thí nghiệm công trình Trong nhiều lĩnh vực khác khoa học công nghệ, vai trò thí nghiệm vật liệu thí nghiệm. .. ẩm trình đầm nén đất Thí nghiệm gọi thí nghiệm xác định quan hệ khối lợng thể tích khô độ ẩm gọi thí nghiệm Proctor 2.9.2 Nội dung thí nghiệm: Từ khái niệm định nghĩa nêu trên, nội dung thí nghiệm