Thí nghiệm vật liệu xây dựng

Thí nghiệm vật liệu xây dựng bao gồm: + Mục đích thí nghiệm + Mô tả thí nghiệm + Dụng cụ thí nghiệm + Qúa trình thực hiện + Hình ảnh minh họa Bài 1: xác định khối lượng riêng, khối lượng thể tích của vật liệu Bài 2: Xác định lượng nước tiêu chuẩn của xi măng và mác xi măng Bài 3: Phân tích thành phần hạt của cốt liệu dùng trong tính toán cấp phối bê tông Bài 4: Xác định độ lưu động của hỗn hợp bê tông Bài 5: Đúc mẫu bê tông để xác định mác bê tông

BÀI 1

XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG CỦA XIMĂNG – CÁT XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH CỦA XIMĂNG – CÁT

– ĐÁ – GẠCH ĐẤT SÉT NUNG

MỤC ĐÍCH CỦA BÀI THÍ NGHIỆM

 Làm quen với phương pháp và thao tác thí nghiệm xác định hai chỉ tiêu vật lý cơ bản – khối lượng riêng và khối lượng thể tích - của các vật liệu: ximăng, cát, đá, gạch đất sét nung

 Ưùng dụng bài học để xác định khối lượng riêng và khối lượng thể tích của một số loại vật liệu để đưa vào các ứng dụng như: xác định khối lượng công trình, tính cấp phối bêtông v v

1 THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG

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:

a a

) tấn kg;(g;

vịđơn khô,toàn hoàntháitrạng

ở liệuvật củalượnglà khối :

m

tấn/m

;kg/m

;g/cm (vịđơnliệu,vật của riênglượnglà khối :

:đóTrong

3 3 a

3 3

3 a

;

)γ

1.1 XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG CỦA XIMĂNG

Dụng cụ, thiết bị và nguyên vật liệu cần có trong thí nghiệm.

Cân kỹ thuật, độ chính xác 0.1g

Bình Le chatelie (H 1-1)

Phểu, pipet, đũa thủy tinh, giá xúc, giấy thấm

Tủ sấy, bình hút ẩm

Ximăng, dầu hỏa.

Trình tự thí nghiệm.

Chúng ta quy ước rằng: trong mỗi hạt ximăng không tồn tại lổ rỗng kín Do đó, thể tích đặc của mẫu ximăng thí nghiệm chính là tổng thể tích của từng hạt ximăng trong mẫu đó Để xác định thể tích đặc của mẫu ximăng đem thí nghiệm chúng ta dùng phương pháp “ thể tích chất lỏng bị chiếm chổ “ Để xác định khối lượng mẫu ximăng đem thí nghiệm thì ta dùng phương pháp cân

Trình tự tiến hành thí nghiệm:

 Ximăng được sấy khô ở nhiệt độ 105 – 1100C trong hai giờ; sau đó, để nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng thí nghiệm Sàng ximăng qua sàng 0.63 để loại bỏ tạp chất và hạt ximăng đã vón cục

 Đổ dầu hỏa vào bình Le chatelier tới khi mặt thoáng của dầu ở vạch số không (0) (dùng phểu thủy tinh để cho dầu vào bình) Dùng giấy thấm hết các giọt dầu dính ở thành bình ( phía trên mặt thoáng )

Hình 1-1 – Bình Le chatelier

 Cân 65g ximăng đã chuẩn bị ở các bước trên.

 Cho 65g ximăng từ từ vào bình Le chatelier Sau đó, xoay nhẹ bình để không khí trong xi măng thoát hết ra ngoài ( không còn bọt khí xuất hiện )

 Ghi lại vị trí mặt thoáng của dầu trong bình Le chatelier Thể tích tăng thêm của dầu chính là thể tích đặc của 65 gam ximăng

 Khối lượng riêng của ximăng được tính theo công thức (1-1):

a a a

V V

1.2 XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG CỦA CÁT

Dụng cụ, thiết bị và nguyên vật liệu cần có trong thí nghiệm.

Cân kỹ thuật, độ chính xác 0.1g

Bình khối lượng riêng có vạch chuẩn

Phểu, pipet, đũa thủy tinh, giá xúc, giấy thấm

Tủ sấy, bình hút ẩm

Cát, nước

Trình tự thí nghiệm.

Chúng ta quy ước rằng: trong mỗi hạt cát không tồn tại lổ rỗng kín Do đó, thể tích đặc của mẫu cát thí nghiệm chính là tổng thể tích của từng hạt cát trong mẫu đó Để xác định thể tích đặc của mẫu cát đem thí nghiệm chúng

ta dùng phương pháp “ thể tích chất lỏng bị chiếm chổ “ Để xác định khối lượng mẫu cát đem thí nghiệm thì ta dùng phương pháp cân

Trình tự tiến hành thí nghiệm:

 Cát được sàng qua sàng 5mm để loại bỏ hạt lớn hơn 5mm Sau đó, cát được rửa sạch ( để loại bỏ hạt nhỏ hơn 0.14mm ), sấy khô đến

khối lượng không đổi ở nhiệt độ 105 – 1100C Cát được để nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng.

 Bình khối lượng riêng được rửa sạch, sấy khô

 Cho nước vào bình khối lượng riêng tới khi mực nước đến vạch chuẩn

 Đem cân bình, ghi lại khối lượng m1 (g)

 Đổ nước trong bình ra đến khi còn ½ bình thì dừng

 Cân G = 500g cát đã chuẩn bị ở trên

 Cho 500g cát vào bình khối lượng riêng thật chậm Nếu lượng nước trong bình chưa ngập hết cát thì ta thêm vào cho ngập qua cát Sau đó, lắc nhẹ bình để không khí trong cát thoát hết ra ngoài ( không còn bọt khí thoát ra )

 Tiếp tục cho nước vào bình tới khi mực nước đến vạch chuẩn

 Đem cân bình, ghi lại khối lượng m2 (g)

 Đổ hết cát và nước trong bình ra, rửa sạch bình

 Khối lượng riêng của cát cũng tuân theo công thức (1-1) Ta tính như sau:

)(

500

500)

(m2 m1 m2 m1G

2 THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH

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

Công thức tính:

0 0

ở tíchthểlà :V

) tấn kg;

(g;

vịđơnnhiên,tự tháitrạng

ở liệuvật củalượnglà khối :

m

tấn/m

;kg/m

;g/cm (vịđơnliệu,vật củatíchthểlượnglà khối :

:đóTrong

3 3 0

3 3

3 0

;)γ

Cần chú ý rằng khối lượng thể tích của vật liệu phụ thuộc vào độ ẩm ( vì khối lượng ở trạng thái tự nhiên phụ thuộc vào độ ẩm ) , do đó khi xác định đại lượng này thì phải nói rõ là xét ở độ ẩm nào.

Đối với vật liệu rời ( ximăng, cát, đá … ), để xác định khối lượng thể tích, ta sẻ ấn định trước thể tích của 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 và dể đo ( gạch đất sét nung, tấm lát nền tráng men, gạch bông ximăng …), để xác định thể tích, ta sẻ đo kích thước 3 chiều Đối với vật liệu có hình dáng rõ ràng thì cần chú ý: độ rỗng của vật liệu gồm độ rỗng cấu trúc và độ rỗng hình học vật thể do đó khi xác định khối lượng thể tích mà có tính đến thể tích rỗng do dạng hình học thì đó chính là khối lượng thể tích biểu kiến

2.1 XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH CỦA XIMĂNG

2.1.1 Dụng cụ, thiết bị và nguyên vật liệu cần có

Cân kỹ thuật, độ chính xác 1 gam

Lò sấy, bình hút ẩm

Thùng chứa 2.83 lít

Ximăng cần có cho các lần thí nghiệm

2.1.2 Trình tự thí nghiệm

 Đem ximăng sấy khô đến khối lượng không đổi

 Xác định khối lượng của thùng đong 2.83 lít bằng cân kỹ thuật, được giá trị (m1 gam)

 Ximăng được đổ vào thùng có thể tích 2.83 lít thông qua 1 phểu Miệng tháo của phểu nằm cách mặt thùng đong là 10 cm

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

 Đem cân thùng đã chứa đầy ximăng, được giá trị (m2 gam)

 Khối lượng thể tích của ximăng tuân theo công thức (2-1) Ta tính như sau:

2830

1 2 0

m

=

2.2 XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH CỦA CÁT.

2.2.1 Dụng cụ, thiết bị và nguyên vật liệu cần có.

Lò sấy, bình hút ẩm

Cân kỹ thuật, độ chính xác 1 gam

Thùng chứa 2.83 lít

Cát cần có cho các lần thí nghiệm

2.2.2 Trình tự thí nghiệm.

 Đem cát sấy tới khối lượng không đổi

 Xác định khối lượng của thùng đong 2.83 lít bằng cân kỹ thuật, được giá trị (m1 gam)

 Cát được đổ vào thùng có thể tích 2.83 lít thông qua 1 phểu Miệng tháo của phểu nằm cách mặt thùng đong là 10 cm

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

 Đem cân thùng đã chứa đầy cát, được giá trị (m2 gam)

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

2830

1 2 0

m

=

2.3 XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH CỦA ĐÁ.

2.3.1 Dụng cụ và nguyên vật liệu cần có.

Cân kỹ thuật độ chính xác 1 gam

Cân đồng hồ, độ chính xác 200 gam

 Xác định khối lượng của thùng đong 14.16 lít bằng cân kỹ thuật, được giá trị (m1 gam).

 Đá được đổ vào thùng có thể tích 14.16 lít, độ cao rơi so với miệng thùng đong là 10 cm

 Dùng thước 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 tuân theo công thức (2-1) Ta tính như sau:

14160

1 2 0

2.4.1 Dụng cụ và nguyên vật liệu cần có.

Lò sấy, bình hút ẩm

Cân kỹ thuật, độ chính xác 0.1 gam

Thước kẹp và thước gập để đo dài

Gạch đất sét nung cần cho thí nghiệm

2.4.2 Trình tự thí nghiệm.

 Đem gạch sấy tới khối lượng không đổi

 Dùng cân kỹ thuật để cân khối lượng G của mỗi viên gạch, đơn vị (g)

 Dùng thước đo các cạnh của viên gạch Quy ước: cạnh dài nhất là (a), cạnh ngắn nhất là (c) và cạnh có chiều dài trung gian là (b) Mỗi cạnh đo 3 lần và lấy giá trị trung bình cộng để làm giá trị tính toán của cạnh đó

3

3 2

1 a a a

(cm)

3

3 2

1 b b b

(cm)

3 2

1 a a a

TB a b c V

V0 = = * * (cm3)

 Xác định khối lượng thể tích biểu kiến của viên gạch theo công thức:

0 0

Bình thử khối lượng riêng của cát

Thùng đong khối lượng thể tích

Cân kỹ thuật thử khối lượng riêng và khối lượng thể tích của vật liệu

BÀI 2

XÁC ĐỊNH LƯỢNG NƯỚC TIÊU CHUẨN CỦA XIMĂNG VÀ

MÁC XIMĂNG

MỤC ĐÍCH CỦA BÀI THÍ NGHIỆM

 Làm quen với phương pháp và thao tác thí nghiệm xác định hai đại lượng – lượng nước tiêu chuẩn của ximăng và mác ximăng

 Từ hồ ximăng có độ dẻo tiêu chuẩn, ta có thể xác định được thời gian ning kết của ximăng và từ đó đưa ra thời gian thi công hợp lí cho ximăng và hỗn hợp bêtông v v Ngoài ra, từ lượng nước tiêu chuẩn,

ta có thể xác định lượng nước ứng với lúc hỗn hợp bêtông có độ lưu động tốt nhất mà không bị phân tầng

 Xác định mác ximăng tức là xác định một đại lượng cần phải có để tính toán cấp phối bêtông

1 THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH LƯỢNG NƯỚC TIÊU CHUẨN CỦA XIMĂNG.

Lượng nước tiêu chuẩn của ximăng là lượng nước đảm bảo chế tạo hồ ximăng đạt độ dẻo tiêu chuẩn Lượng nước tiêu chuẩn của ximăng được tính bằng % so với lượng ximăng

Độ dẻo tiêu chuẩn được xác định bằng dụng cụ Vica, với kim vica đường kính = 10 mm Cho kim rơi từ độ cao H = 0mm so với mặt hồ ximăng, nếu hồ ximăng đảm bảo độ cắm sâu của kim Vica từ 33 – 35 mm thì hồ ximăng đó có độ dẻo tiêu chuẩn và lượng nước ứng với độ dẻo đó chính là lượng nước tiêu chuẩn

1.1 Dụng cụ, thiết bị và nguyên vật liệu cần có trong thí nghiệm.

 Dụng cụ Vica

 Cân kỹ thuật độ chính xác 0,1g

 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

1.2 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 thì:

o Cho lượng ximăng này vào chảo trộïn đã lau ẩm, dùng bay moi thành hốc ở giữa, đổ lượng nước vào, sau 30 giây bắt đầu trộn theo kiểu dằn mạnh và giật lùi, thời gian trộn khoảng 5 phút

 Nếu trộn máy thì:

o Lau ẩm nồi trộn, cánh trộn của máy

o Ta cho nước vào nồi trộn trước; sau đó, ta cho ximăng vào nồi trộn

o Lắp cánh trộn vào máy, cho máy trộn ở tốc độ thấp trong

60 giây, dừng máy

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

o 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 miệng 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 (thang chia bên phải của dụng cụ) (hoặc 10 nếu là thang chia bên trái), khóa 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 cách đáy

5 – 7 mm thì đạt Nếu không đạt thì phải trộn mẻ khác với lượng nước nhiều hơn hoặc ít hơn 0,5%

2 THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH MÁC CỦA XIMĂNG.

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 tạo thành từ 3 mẫu vừa nói đến.

 3 mẫu ban đầu dùng xác định cường độ chịu uốn phải thỏa yêu cầu sau:

2.1 Dụng cụ, thiết bị và nguyên vật liệu cần có trong thí nghiệm.

 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 thủy tinh 500ml, pipet

 Bàn dằn

 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

 Tỷ lệ nước/ximăng: X/N = 0,5 ⇒ N = 225g

 Nếu trộn tay thì:

o 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

 Nếu trộn máy thì:

o Lau ẩm nồi trộn, cánh trộn của máy

o Ta cho nước vào nồi trộn trước; sau đó, ta cho ximăng vào nồi trộn

o Lắp cánh trộn vào máy, cho máy trộn ở tốc độ thấp trong

30 giây; cho cát từ từ vào nồi trộn trong thời gian là 30 giây; dừng máy

o Dùng bay vét sạch vữa ximăng dính ở cánh trộn và thành nồi trong khoảng thời gian 30 giây

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

 Hỗn hợp vữa trộn xong cho vào mỗi mẫu trong khuôn theo 2 lần, lần

1 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

o Tiến hành thí nghiệm uốn mẫu, mỗi mẫu thử bị gãy thành 2 nửa

o Sau đó tiến hành thí nghiệm xác định cường độ chịu nén với 6 nửa mẫu tương ứng

 Giá trị cường độ chịu nén được tính toán:

F

P

R n = (kgf/cm2)

P là lực nén phá hoại ứng với mỗi nửa mẫu (kgf)

F = 16 cm2: 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

n

R R

Dụng cụ kim Vika xác định lượng nước tiêu chuẩn của xi măng

Bàn dằn thử độ lưu động của hỗn hợp vữa

Máy trộn hỗn hợp hồ và vữa xi măng

Khuôn 4x4x16cm đúc mẫu thử Mác xi măng

BÀI 3

PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN HẠT CỦA CỐT LIỆU DÙNG

CHO TÍNH TOÁN CẤP PHỐI BÊTÔNG

MỤC ĐÍCH CỦA BÀI THÍ NGHIỆM

 Làm quen với phương pháp và thao tác thí nghiệm xác định đường cấp phối hạt của đá dăm và cát vàng; xác định Dmax của đá; xác định môđul độ lớn của cát

 So sánh đường cấp phối hạt đã vẽ được từ thực nghiệm với vùng cấp phối hạt cho phép (của tiêu chuẩn); từ đó, ta kết luận loại đá và cát đó có thích hợp với việc chế tạo bêtông hay không

 Xác định đường cấp phối hạt, Dmax của đá, môdul độ lớn của cát cho phép chúng ta dự đoán mức độ chặt sít của hỗn hợp bêtông, lượng dùng ximăng, lượng dùng nước cho hỗn hợp bêtông v v

3 THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HẠT CỦA ĐÁ DĂM 3.1 Dụng cụ, thiết bị và nguyên vật liệu cần có trong thí nghiệm.

 Bộ rây sàng tiêu chuẩn có đường kính mắt sàng như sau:

o Theo AFNOR: 32 – 25 – 20 – 12.5 – 10 – 5 mm

 Cân kỹ thuật độ chính xác 1 g

 Rổ đựng đá, giá xúc đá

 Đá dăm khô

3.2 Trình tự thí nghiệm.

 Cân G = 15 kg đá dăm

 Đem 15 kg đá dăm sàng qua bộ sàng tiêu chuẩn vừa kể trên

 Cân lượng đá sót trên mỗi sàng, ký hiệu Gi (i=32; 25; 20; 12.5; 10; 5)

 Tính lượng sót riêng biệt trên mỗi sàng, theo công thức:

%100

 Tính lượng sót tích lũy trên sàng i (i=32; 25; 20; 12.5; 10; 5) theo công thức:

 Vẽ đường cấp phối hạt của đá dăm từ số liệu thực nghiệm So sánh đường cấp phối hạt từ thực nghiệm với vùng cấp phối hạt cho phép của tiêu chuẩn

Vùng cấp phối hạt cho phép của đá dăm dùng cho bêtông là:

4 THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HẠT CỦA CÁT.

4.1 Dụng cụ, thiết bị và nguyên vật liệu cần có trong thí nghiệm.

 Bộ rây sàng tiêu chuẩn có đường kính mắt sàng như sau:

5 – 2.5 – 1.25 – 0.63 – 0.315 – 0.16 mm

 Cân kỹ thuật độ chính xác 0.1 g

 Rổ đựng cát, giá xúc cát

 Cát vàng đã rửa sạch và sấy khô

4.2 Trình tự thí nghiệm.

 Đem cát sàng qua sàng 5mm

 Cân G = 1000 gam cát vừa sàng qua sàng 5mm

 Đem 1000 gam cát sàng qua bộ sàng tiêu chuẩn vừa kể trên

 Cân lượng đá sót trên mỗi sàng, ký hiệu Gi (i=5; 2.5; 1.25; 0.63; 0.315; 0.16)

 Tính lượng sót riêng biệt trên mỗi sàng, theo công thức:

%100