Báo cáo thí nghiệm vật liệu xây dựng

Báo cáo thí nghiệm vật liệu xây dựng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM

VẬT LIỆU XÂY DỰNG

GVHD: Ts.Vũ Quốc Hoàng Lớp : XD09DD01

04/2013

Bài 1: XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG

II Cơ sở lý thuyết:

- Khối lượng riêng của vật liệu là khối lượng của một đơn vị thể tích vật liệu ở trạng thái hoàn toàn đặc

- Công thức tính toán:

γa=

m ¿ Va ¿

¿ ¿ (1-1)

Trong đó: γa : Khối lượng riêng của vật liệu ( g/cm3; kg/m3; tấn/m3)

m : Khối lượng của vật liệu ở trạng thái hoàn toàn khô (g; kg; tấn)

Va : Thể tích hoàn toàn đặc của vật liệu(cm3; m3)

III Tiến hành thí nghiệm:

Xác định khối lượng riêng của ximăng:

a Dụng cụ, thiết bị, nguyên liệu:

- Cân kỹ thuật, độ chính xác 0.1g

- Bình Lechatelier

- Phểu, pipet, đũa thuỷ tinh, giá xúc, giấy thấm

- Tủ sấy, bình hút ẩm, Ximăng, dầu hoả

- Đổ dầu hoả vào bình Lechatelier tới khi mặt thoáng của dầu ở vạch số 0 Dùng giấy thấm để làm khô các giọt dầu dính ở thành bình

- Cân 65g ximăng đã chuẩn bị ở bước trên

- Cho 65g ximăng từ từ vào bình Lechatelier Sau đó xoay nhẹ bình để không khí trongximăng thoát hết ra ngoài( không còn bọt khí xuất hiện).

- Ghi lại vị trí mặt thoáng của dầu trong bình Lechatelier Thể tích tăng thêm của dầu chính là thể tích đặc của 65g ximăng

- Dùng công thức (1-1) để xác định khối lượng riêng của ximăng

- Kết quả thí nghiệm ( chính xác đến đến 0.1g/cm3) là trị số trung bình cộng của 2 lần thí nghiệm, sai số 2 lần thí nghiệm không quá 0.02g/cm3

-Theo lý thuyết γa(ximăng)= 3.05-3.15 g/cm3

, nhưng kết quả thí nghiệm cho ta

γa(ximăng)=2.9 86g/cm3Kết quả thí nghệm nhỏ hơn lý thuyết có thể là do những nguyên nhân sau:

+ Kết quả thí nghiệm là gần đúng vì ta qui ước rằng:” trong mỗi hạt ximăng khôngtồn tại lổ rỗng kín”.Với giả thuyết này làm cho thể tích ximăng tăng lên

+ Sai số trong lúc đọc kết quả

- Ngoài ra trong lúc thí nghiệm cần chú ý đến những yếu tố sau đây có thể làm ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm:

- Ứng dụng bài học để tính khối luợng công trình, cấp phối bêtông.

II Cơ sở lý thuyết:

- Khối lượng thể tích vật liệu là khối lượng của 1 đơn vị thể tích vật liệu ở trạng thái tự nhiên

- Công thức tính:

γo = m/ Vo (2-1) Trong đó: γo : khối lượng thể tích vật liệu( g/cm3; kg/m3; tấn/m3)

m : khối lượng vật liệu ở trạng thái tự nhiên(g; kg; tấn)

Vo : thể tích vật liệu ở trạng thái tự nhiên(cm3; m3)

- Chú ý:

+ Khối luợng thể tích vật liệu phụ thuộc vào độ ẩm nên khi xác định đại luợng này phải chỉ rõ ở độ ẩm nào

+ Đối với vật liệu rời( ximăng, cát, đá) ta sẽ ấn định trứơc thể tích vật liệu bằng cách

đổ vật liệu từ một độ cao nhất định xuống 1 thùng đong biết trước thể tích

+ Đối với vật liệu có kích thước rõ ràng, để xác định khối lượng thể tích,ta sẽ đo kích thước 3 chiều

III Thí nghiệm:

1 Xác định khối lượng thể tích của cát:

a Dụng cụ, thiết bị, nguyên liệu:

- Đem cát sấy đến khối lượng không đổi

- Xác định khối lượng của thùng đong thể tích bằng cân kỹ thuật, được giá trị

m2(g)

- Cát được đổ vào thùng đong thể tích thông qua 1 phểu Miệng đay scủa phểu nằm cách đáy mặt thùng đong là 10cm.

- Dùng dao gạt từ giữa sang 2 bên sao cho bằng mặt thùng

- Đem cân thùng đã chứa đầy cát, được giá trị m2( g)

- Khối lượng thể tích của cát được tính theo công thức (2-1) như sau:

2 Xác định khối lượng thể tích của đá:

a Dụng cụ, thiết bị, nguyên liệu:

- Cân kỹ thuật độ chính xác 1 gam

- Cân đông hồ độ chúnh xác 200 gam

- Thùng đong thể tích 14.16 lít

- Đá cần có cho các lần thí nghiệm

b Trình tự thí nghiệm:

- Đá được phơi khô

- Xác định khối lượng của thùng đong 14.16 lít bằng cân kỹ thuật, được giá trị

m1( gam)

- Đá được đổ vào thùng đong, độ cao rơi với miệng thùng đong là 10cm

- Dùng thứơc gạt từ giữa sang 2 bên sao cho bằng mặt thùng

- Đem cân thùng đã chứa đầy đá( dùng cân đồng hồ), được giá trị m2( gam)

- Khối lượng thể tích của cát được tính theo công thức (2-1) như sau

3 Xác định khối lượng thể tích của gạch 4 lỗ:

a Dụng cụ, thiết bị, nguyên liệu:

- Lò sấy,bình hút ẩm

- Cân kỹ thuật, độ chính xác 0.1 gam

- Thước kẹp và thứơc gập để đo chiều dài

- Gạc đất sét nung cần cho các lần thí nghiệm

b Trình tự thí nghiệm:

- Đem gạch đem sấy đến khối lượng không đổi

- Dùng cân kỹ thuật để cân khối lượng G của mỗi viên gạch(g).

- Dùng thước đo các cạnh của viên gạch Quy ước: cạnh dài nhất là a, cạnh ngắn nhất là c, cạnh còn lại là b Mỗi cạnh đo 3 lần và lấy giá trị trung bình cộng để làm giá trị tính toán của cạnh đó:

17.867 7.900 7.967

1124.46

8 1228 1.092

4 Xác định khối lượng thể tích của Bêtông:

Mục đích, ý nghĩa, cơ sở lý thuyết, thiết bị, dụng cụ, nguyên liệu, trình tự thí nghiệm như xác định khối lượng thể tích của gạch đất sét nung

Ta được kết quả thí nghiệm như sau:

Bài 3: XÁC ĐỊNH ĐỘ DẺO TIÊU CHUẨN CỦA XIMĂNG

- Xác định mác Ximăng tức là xác định một đại lượng cần phải coc để tính toán cấp phối bêtông

II Thí nghiệm xác định lượng nước tiêu chuẩn của Ximăng:

- Khâu hình côn bằng nhựa

- Chảo hình chỏm cầu và bay ( khi trộn tay) hoặc máy trộn

- Ống đong hình trụ loại 150ml, pipet, khăn lau ướt

3 Trình tự thí nghiệm:

- Cân 400g ximăng đã sàng qua sàng 0.63mm

- Đong lượng nước bằng 27% hoặc 29% so với lượng Ximăng.

- Nếu trộn tay: cho lượng ximăng này vào chảo trộn đã lau ẩm, dùng bay moi thành hốc ở giữa, đổ lượng nước vào, sau 30 giây bắt đầu trộn đều theo kiểu dằn mạnh vàgiật lùi, thời gian trộn khoảng 5 phút

- Nếu trộn bằng máy:

+ Lau ẩm nồi trộn, cánh trộn của máy

+ cho nước vào nồi trộn trước, sau đó cho Ximăng vào nồi trộn

+ Lắp cánh trộn vào máy, cho máy trộn ở tốc độ thấp trong 60 giây, dừngmáy

+ Dùng bay vét sạch hồ Ximăng dính ở cánh trộn và thành nồi trong khoảng thời gian 30 giây

+ Tiếp tục cho máy trộn ở tốc độ cao trong 120 giây

- Trộn xong, dùng bay cho hồ Ximăng vào khâu hình côn và cho một lần, ép sát vành khâu xuống mặt tấm mica rồi dập tấm mica lên mặt bàn 5-6 cái Dùng bay đã lau ẩm gạt cho hồ Ximăng bằng mặt khâu

- Đặt khâu vào dụng cụ Vica Hạ cho đầu kim Vica tựa trên miệng vành khâu, khoá chặt kim Vica, điều chỉnh kim chia vạch về số 40 Khoá chặt kim chia vạch, di

chuyển tấm mica sao cho kim Vica ở ngay giữa vành khâu Mở vít cho kim Vica tự

do cắm vào hồ Ximăng

- Sau 30 giây, ta cố định kim và đọc giá trị Nếu đầu kim cắm vào hồ cách đáy 5-7mm thì đạt Nếu không đạt thì phải trộn mẻ khác vơí lượng nước nhiều hơn hoặc ít hơn 0.5%

Bài 4: XÁC ĐỊNH ĐỘ BỀN UỐN VÀ ĐỘ BỀN NÉN CỦA

XIMĂNG

1.Cơ sở lý thuyết:

- Mác Ximăng được xác định dựa theo:

+ Cường độ chịu uốn của 3 mẫu vữa Ximăng tiêu chuẩn

+ Cường độ chịu nén của 6 nửa mẫu thử tạo thành từ 3 mẫu vừa nói trên

- Ba mẫu ban đầu dùng xác định cường độ chịu uốn phải thoả yêu cầu sau:+ Kích thước mẫu thử 4x4x16cm

+ Vữa Ximăng là hỗn hợp Ximăng, cát theo tỷ lệ 1:3 Tỷ lệ N/X= ½.+ Mâũy vữa ximăng sau khi đúc xong phải được dưỡng hộ trong môi trường không khí ẩm của phòng thí nghiệm và 27 ngày tỷong môi trường nước có nhiệt

độ thường

2.Dụng cụ, thiết bị, nguyên liệu:

- Khuôn đúc mẫu kích thước 4x4x16cm

- Chày đầm có kích thước mặt đáy 3.5x3.5cm

- Cân kỹ thuật độ chính xác 0.1g, ống đong thuỷ tinh 500, pipet

- Chảo hình chỏm cầu và bay( khi trộn tay) hoặc máy trộn

- Máy uốn và ép mẫu, tấm đệm ép

- Ximăng, cát tiêu chuẩn, nước sạch

3.Trình tự thí nghiệm:

- Lắp ráp khuôn và lau dầu khuôn 4x4x16cm, lắp nắp nối phía trên vào khuôn

- Cân lượng Ximăng 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 0.5-1mm)

- Tỷ lệ N/X= 0.5→ N= 225g

- Cho lượng Ximăng và cát vào chảo rồi trộn đều, chảo đã được lau sạch bằng vải ẩm Sau 1 phút, ta dùng bay moi thành hốc ở giữa, cho lượng nước ở trên vào, tiếp tục trộn đều

- Hỗn hợp vữa trộn xong cho vào mỗi mẫu trong khuôn theo 2 lần, lần1 cho vữa vào khoảng hơn ½ chiều cao của khuôn, đầm 20 chày qua lại dọc theo chiều dài khuôn( 2 lượt đi và 2 lượt về, mỗi lượt là 5 chày) Lần 2 tiếp tục cho vữa vào đầy khuôn

và cũng đầm qua lại 20 chày Phải đầm bằng 2 tay

- Dằn mỗi đầu khuôn 5 cái, dùng bay đã lau ẩm miết cho nhẵn mặt vữa

- Dưỡng hộ mẫu 1 ngày trong khuôn sau đó lấy ra ngâm nước 27 ngày

- 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, mỗi mẫu thử bị gãy thành2 nửa+ Sau đó tiến hành thí nghiệm xác định cường độ chịu nén với 6 nửa mẫutương ứng

- Giá trị cường độ chịu nén được tính toán:

Rn=P/F (kG/cm2)

Trong đó: P: lực nén phá hoại ứng với mỗi nửa mẫu thử

F= 16cm2: Tiết diện chịu lực của mỗi nửa mẫu

- Mác ximăng là trị số trung bình của 4 kết quả gần nhau nhất trong 6 kết quả nén được

3 Kết quả nén 6 mẫu thu được từ thí nghiệm uốn đá ximăng:

Lực phá hoạimẫu(kG)

Khả năng chịu nén

Rn=P/F (kG/cm2

)

Độ lệch so với giátrị trung bình(%)

Do có 3 mẫu vượt quá giá trung bình của 6 mẫu ±10% nên loại bỏ toàn kết quả

I.Mục đích, ý nghĩa thí nghiệm:

- Xác định thành phần hạt của các cốt liệu dùng trong bêtông

- Lựa chọn cốt liệu phù hợp để trôn bêtông

- Thành phần hạt và môđun độ lớn của cát biểu thị tỷ lệ phối hợp các cấp hạt trong cát, nó quyết định độ rỗng và tỷ diện của cát, do đó ảnh hưởng lớn đến lượng dùng

xi măng, lượng dùng nước, tính công tác của hỗn hợp bê tông độ đặc và cường độ của bê tông

II Cơ sở lý thuyết:

- Cát dùng cho bêtông nặng và vữa phải có đường biểu diễn thành phần hạt nằm trong vùng qui định

Kích thước lỗ sàng( mm) Lượng sót tích luỹ( %)

- Cốt liệu lớn đặc chắc dùng cho bêtông nặng là đá dăm, sỏi, sỏi dăm Yêu cầu

kỹ thuật của loại cốt liệu này được quy định theo TCVN 1771-1987

- Thành phần hạt của mỗi cỡ hạt phả nằm trong giới hạn cho trong bảng sau:

Kích thước mắt sàng Lượng sót tích luỹ trên sàng(%

- Sàng mẫu đã chuẩn bị qua sàng có kích thước mắt sàng 5mm

- Lấy 1000g cát dưới sàng có kích thước mắt sàng 5mm, để xác định thành phần hạt cát không có sỏi, khi đánh giá chất lượng của cát thì việc xác định này tiến hành sau khi đã rửa cát, khi đó lượng bụi bẩn cũng tính vào lượng lọt qua sàng cókích thước mắt sàng nhỏ nhất và tính vào khối lượng của mẫu thử

- Sàng mẫu thử đã chuẩn bị ở trên qua bộ lưới sàng có kích thước mắt sàng 2.5; 1.25; 0.63; 0.315; 0.16mm Có thể tiến hành sàng bằng tay hay bằng máy Khi sàng bằng tay thì thời gian sàng trên mỗi sàng khi kiểm tra thấy trong 1 phút lượng cát lọt qua mỗi sàng không lớn hơn 0.1% khối lượng mẫu thử.

Chú ý: cho phép xác định thời gian sàng bằng phương pháp đơn giản sau: đặt tờ giấy xuống dưới mỗi luới sàng rồi sàng đều, nếu không có cát lọt qua sàng thì thôi không sàng nữa

- Cân lượng còn lại trên sàng chính xác đến 1%

Lượng sót riêng biệt

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Cát Giới hạn trên Giới hạn dưới

a Đối với Đá:

- Từ kết quả thí nghiệm rây sang, ta thu được bảng sau:

- Lô đá được đem làm thí nghiệm có đường biểu diễn thành phần hạt nằm trong vùng cho phép, do đó có thể chọn để sản xuất bêtông

- Ngoài ra cần chú ý một số yêu cầu khi chọn cốt liệu lớn để sản xuất bêtông:

+ Về cường độ: khi Rb<30 MPa, chọn Rđá> 1.5Rb

Khi Rb>30MPa, chọn Rđá> 2.0Rb

+ Về đường kính:

* Dmax≤ 1/3 kích thước nhỏ nhất của kết cấu

* Dmax< 3/4 khoảng cách bé nhất giữa 2 cốt thép

* Dmax = 1/2 chiều dày tiết diện công trình, đặc biệt với tấm panel mỏng, sàn nhà

- Xét modul độ lớn Mn=2.4763, thoả( so với yêu cầu của cát dung trong bêtông

Mn=2-3.25

- Ngày nay, để xác định độ lớn của cát người ta có thể dung phương pháp tỷ diệntích

- Ngoài ra cần chú ý các nhân tố sau khi chon cát để sản xuất bêtông: khối lượngriêng, khối lượng thể tích, độ rỗng, độ lẫn tạp chất, nguồn gốc( phải là cát sông)

II Cơ sở lý thuyết:

Trình tự tính toán cấp phối bêtông

1 Xác định tỷ lệ N/X:

Rb=ARx(X/N±b)

Với Rb≤ 500 thì công thức trên thành

Rb=ARx(X/N- 0.5)

→ X/N= Rb/(ARx)+ 0.5Є[1.4; 2.5]

Trong đó Rx : cường độ của ximăng( kG/cm2)

Rb : cường độ của bêtông thiết kế

A : hệ số , phụ thuộc vào phẩm chất của cốt liệu và phương pháp xác định mác ximăng

- Bảng này dùng cho bêtông có hàm lượng ximăng không lớn hơn 400kg/m3

- Khi dùng ximăng portland puzzolane, lượng nước tăng thêm 15-20lít/m3

- Khi dùng cát nhỏ, lượng nước tăng thêm 10l/m3

3 Xác định ximăng trong 1 m 3 bêtông:

X= N/(N/X)

4 Xác định cốt liệu lơn trong 1 m 3 bêtông:

Đ= 1000/{1/γad+ αr/γr/γod) ( kg)

Trong đó:

γad : khối lượng riêng của đá(g/cm3)

γod : khối lượng thểb tích xốp của đá(g/cm3)

Trong đó: γac : khối lượng riêng của cát( g/cm3)

γax : khối lượng thể tích xốp của cát( g/cm3)

III Dụng cụ thí nghiệm:

- Cân kỹ thuật sai số 10g

- Côn hình nón cụt

- Bộ khuôn 3 ngăn, kích thước 15x15x15cm

- Bay, giá xúc, thau trộn

- Thước lá kim loại

- Que đầm bằng sắt tròn Ø16 dài 600mm

- Bể dưỡng hộ và một số dụng cụ khác

IV Tiến hành thí nghiệm:

1 Yêu cầu thí nghiệm:

2.Tiến hành thí nghiệm thử độ sụt:

- Trộn vữa bêtông: Trước tiên đổ cát và ximăng vào khay rồi trộn đều sau đó đổ

đá trộn cho đều tiếp, moi thành hóc ở giữa khối hỗn hợp rồi cho nước vào trộn đều

- Tiến hành thử độ sụt:

+ Đặt côn lên nền ẩm, cứng,phẳng & không thấm nước Đứng lên gối, đặtchân lên để giữ chặt cho côn cố định cả trong quá trình và đổ, đầm hỗn hợp bêtông trong côn.

+ Dùng phểu đổ hỗn hợp bêtông vào côn thành 3 lớp, mỗi lớp chiếm khoảng 1/3 chiều cao của côn Mỗi lớp đều dùng thanh thép tròn chọc đều trên toàn mặt hỗn hợp bêtông từ xung quanh vào giữa, mỗi lớp chọc 25 lần Lớp đầu chọc suốt chiều sâu, các lớp sau chọc xuyên qua lớp trước 2-3cm ở lớp 3 vừa chọc vừa cho thêm vữa để giữ cho bêtong luôn cao hơn miệng côn

+ Lấy phểu ra, lấy bay gạt phẳng miệng côn và don sạch xung quanh đáy côn Dùng tay ghì chặt côn xuống rồi thả chân ra khỏi gối đặt chân, từ từ nhấc cônra

+ Đặt côn sang bên cạnh khối hỗn hợp vừa tạo hình và đo chênh lệch chiều cao giữa miệng côn với điểm cao nhất của khối hỗn hợp chính xác đến 0.5cm

+ Thời gian thử tính từ lúc bắt đầu đổ hỗn hợp bêtông vào côn cho tới thời điểm nhấc côn khỏi hỗn hợp phải đựoc tiến hành không ngắt quãng và khống chế không quá 150s

3.Đúc mẫu bêtông:

- Ghép khuôn và bôi chất chống dính lên khuôn

- Khi hỗn hợp có độ cứng trên 20s hoặc độ sụt 5-9cm: đổ hỗn hợp vào khuôn thành 1 lớp với khuôn có chiều cao 150mm trở xuống, thành 2 lớp với khuôn có chiều cao> 150mm.Sau đó tiến hành đầm hỗn hợp trong khuôn hoặc bà rung 2800-3000

vòng/phút, biên độ 0.35-0.50mm đến hết bọt khí và hồ ximăng nổi đều, sau đó làm tiếp lớp 2 và xoa mặt mẫu

- Ghi lại các thông số mẫu và dán lên bề mặt mẫu

- Dưỡng hộ mẫu bêtông trong điều kiện nhiệt độ 27±2°C, độ ẩm > 95% cho đếnngày thử mẫu

Độ sụt không đảm bảo có thể là do chất lượng của cốt liệu

- Thử độ sụt bằng nón cụt tiêu chuẩn Abrams là phương pháp chủ yếu để kiểm tra tính dẻo của bêtông dẻo Đối với hỗn hợp bêtông cứng ta phải dùng ” Nhớt kế kỹ thuật ” để xác định độ dẻo Theo phương pháp này, tính dẻo của hỗn hợp bêtông được tính bằng giây, đó chính là thời gian cần thiết để cho hỗn hợp bêtông trong nón cụt tiêu chuẩn( sau khi đã rút nón) dưới tác dụng của chấn động sẽ phân bố đều giữa 2 hình trụ của dụng cụ đến mức trong và ngoài như nhau

- Để chế tạo được bêtông đảm bảo yêu cầu về độ dẻo cần chú ý đến các nhân tố ảnh hưởng đến nó:

+ Tỉ lệ nước+ Ximăng+ Phụ gia tăng dẻo

+ Hàm lượng và tính chất cốt liệu

+ Phương pháp gia công chấn động