Thí nghiệm chuyên ngành vật liệu xây dựng

Lời nói đầu Mơn Thí nghiệm chun ngành vật liệu xây dựng nhằm giúp sinh viên ngành Vật liệu xây dựng củng cố kiến thức chuyên sâu vào tính thực tế cơng việc sau Em xin chân thành cám ơn thầy PGS.TS Nguyễn Văn Chánh tâm huyết việc hướng dẫn chúng em từ công việc nhỏ, cụ thể đến việc lý luận ý nghĩa công việc làm, từ chúng em tiếp thu nhiều kinh nghiệm hồn thành tốt mơn học PHẦN I: THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT NGUYÊN VẬT LIỆU BÀI 1: THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH MÁC XI MĂNG (Theo TCVN 6016-1995) I Mục đích ý nghĩa thí nghiệm - Xác định mác xi măng để phục vụ tính tốn cấp phối bê tông - Xác định mác xi măng để đánh giá chất lượng xi măng, so sánh với số liệu nhà sản xuất cung cấp để sử dụng cho phù hợp II Dụng cụ thiết bị TN - Cân kỹ thuật độ xác 1g - Ống đong có vạch chia - Máy trộn, bay - Đồng hồ bấm giây - Máy dằn đúc mẫu - Khuôn mẫu 40 x 40 x 160 (mm) - Bể ngâm mẫu - Máy ép thủy lực III Trình tự TN - Cân 450g xi măng, 1350g cát tiêu chuẩn, xác đến 1g - Đong 225 ml nước, xác đến ml - Đổ nước vào cối trộn máy đổ tiếp xi măng vào nước Đổ cát vào phễu rót Cho máy chạy, máy tự động trộn theo thứ tự sau: + Máy chạy chậm 30s trộn nước vào xi măng + Tự động rút cát vào cối 30s + Máy chạy nhanh 30s + Dừng 90s, vun vữa bay cao su + Trộn nhanh 60s -Vữa trộn xong đúc mẫu: kẹp chặt khuôn 40 x 40 x 160 (mm) phễu lên máy dằn Đổ vữa vào ½ khn, dằn 60 cái, đổ đầy khuôn Dằn lần thứ 60 - Nhấc khuôn khỏi máy dằn, tháo phễu Dùng thước thép hay gạt kim loại gạt phẳng mặt khuôn Ghi nhãn mẫu gồm: + Loại xi măng thử + Kí hiệu mẫu thử + Ngày đúc mẫu + Tên người đúc mẫu - Đậy khuôn kính hay kim loại xếp vào thùng bảo dưỡng Giữ nhiệt độ to = 27 ± oC độ ẩm ϕ ≥ 98÷100 % - Tháo khn mẫu đúc 24 ± Ngâm mẫu vào bể dưỡng hộ sau kiểm tra lại nhãn mẫu Nước phải ngập mẫu 5mm xếp cách 5mm để nước tiếp xúc mặt mẫu - Khi đến tuổi thử, vớt mẫu khỏi bể thử không chậm 15 phút sau vớt mẫu - Dùng tải trọng tĩnh bẻ gãy mẫu điểm cạnh 160 mm - Kẹp má ép mặt mẫu phẳng đặt vào máy ép Cho máy vận hành, tốc độ tăng lực cho phép 2400 ± 200 N/s mẫu bị phá hoại IV Kết TN Cường độ chịu uốn tính theo cơng thức: Pl R u = × u ( N / mm ) bh l = 100mm 2 bh = 40 x 40 = 64000 mm Pu (N) Mẫu Ru (N/m m 2) 3.3 3.5 27 3.7 1429.3 1504.9 1578.7 Ru trung bình (N/mm2) 3.53 Cường độ chịu nén tính theo cơng thức: Rn = Pn ( N / mm ) F F = 1600 mm2 Mẫ u Pn (kN) Rn (kg/cm ) Rn trung bình (kg/cm ) Sai số ∆ (%) 45 49 48 44 54 49 282 6.9 309 2.1 301 275 339 309 302 0.6 8.9 12 2.3 BÀI 2: THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HẠT VÀ ĐỘ LỚN CỐT LIỆU (Theo TCVN 342-1986 TCVN 1772-1987) - Mục đích TN Làm quen với phương pháp thao tác TN So sánh đường cấp phối hạt TN với tiêu chuẩn, kết luận cát đá có thích hợp dùng chế tạo bê tông xi măng hay không Xác định đường cấp phối hạt, module độ lớn cát, Dmax đá, từ dự đốn lượng dùng xi măng, lượng dùng nước cho hỗn hợp bê tông… A TN xác định cấp phối hạt cát - - 2a Dụng cụ thiết bị TN Cân kỹ thuật có độ xác 1g Bộ sàng tiêu chuẩn Rổ đựng, giá xúc, cọ vẽ 3a Trình tự TN Cân 2000g cát khơ, sàng qua sàng 5mm Cân 1000g cát lọt qua sàng 5mm, sàng qua sàng có kích thước mắt sàng nhỏ Sàng cẩn thận (dùng cọ) đến lượng lọt qua sàng không > 0.1% khối lượng mẫu thử - - Cân lượng sót sàng 4a Kết TN Lượng sót riêng biệt sàng tính theo cơng thức: m a i = i × 100% m mi (g): khối lượng cát sót sàng i m = 1000(g): tổng khối lượng cát TN Lượng sót tích lũy sàng tính theo cơng thức: Kích thước mắt sàng m i (mm) i (g) 2.5 (%) Ai (%) 2.0 2.0 7.2 9.2 16.1 25.3 44.8 70.1 24.7 94.8 9.6 1.25 1.9 0.63 60.5 0.315 47.9 0.15 46.7 Đáy sàng 4 Đồ thị đường cấp phối hạt: Lu ?ng sót tích luy (%) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Ðu?ng kính l? sàng (mm) 100 0.15 0.63 - 1.25 2.5 5a Nhận xét Đòi hỏi kiên nhẫn cẩn thận việc thực TN Rất dễ sai số làm TN qua loa Kết TN cho thấy cát mang TN không phù hợp cho việc chế tạo bê tơng đường cấp phối hạt nằm ngồi vùng cho phép B TN xác định cấp phối hạt đá - - 2b Dụng cụ thiết bị TN Cân kỹ thuật độ xác 1g Bộ sàng tiêu chuẩn Rổ đựng, giá xúc 3b Trình tự TN Cân 15kg đá khô Sàng qua sàng theo tiêu chuẩn AFNOR, đến lượng lọt qua sàng không > 0.1% khối lượng mẫu thử Cân lượng sót sàng 4b Kết TN - Lượng sót riêng biệt sàng tính theo cơng thức: m a i = i × 100% m mi (g): khối lượng đá sót sàng i m = 15000(g): tổng khối lượng đá TN Lượng sót tích lũy sàng tính theo cơng thức: Ai = i ∑ a (%) i = 32 i Kích thước mắt sàng m i (mm) i (g) 32 (%) Ai (%) 1.5 1.5 33.3 34.8 33.3 68.1 27.3 95.4 98.4 0.8 99.2 20.2 25 000 20 000 12.5 100 10 57.4 17.9 Đáy sàng 1.2 Dmax = 32mm; Dmin = 10mm Đồ thị đường cấp phối hạt: - 5b Nhận xét Trình tự TN đơn giản, dễ thực hiện, hao hụt trình tương đối nhỏ Đường cấp phối hạt đá không phù hợp cho việc chế tạo bê tơng lượng sót sàng tích lũy qua sàng 12.5mm không nằm vùng cấp phối hạt cho phép PHẦN II: THÍ NGHIỆM TÍNH CHẤT KỸ THUẬT CỦA BÊ TƠNG BÀI 1: TÍNH CẤP PHỐI CHO BÊ TƠNG I Khái niệm Thiết kế thành phần bê tông lựa chọn tỷ lệ hợp lý nguyên vật liệu thành phần (nước, xi măng, cát, đá sỏi) cho 1m3 bê tông cho đảm bảo yêu cầu kỹ thuật kinh tế Lượng ngun vật liệu tính tốn cho 1m3 bê tông biểu thị tỷ số khối lượng hay thể tích đơn vị khối lượng hay đơn vị thể tích xi măng Những điều kiện cần thiết: - Cường độ tính chất u cầu khác bê tơng hỗn hợp bê tơng - Đặc tính ngun vật liệu sử dụng - Đặc điểm điều kiện làm việc kết cấu II Phương pháp thiết kế thành phần bê tông Các phương pháp thiết kế thành phần bê tông sử dụng rộng rãi là: Phương pháp Ban môi trường Anh (BDE), phương pháp Dreux – Gorisse Pháp, phương pháp hội bê tông Portland New Ziland, phương pháp Bolomey – Skramtaev (Nga) phương pháp Viện bê tông cốt thép Nga Mỗi phương pháp có phạm vi thích dụng riêng III Phương pháp Bolomey – Skramtaev Các bước tính toán sơ Xác định lượng nước N Dựa vào độ cứng (ĐC) độ lưu động (SN) yêu cầu, lượng nước nhào trộn xác định hình Lượng nước xác định ứng với cát trung bình (Nyc = 7%) sỏi Nếu đá dăm lượng nước cần tăng lên 10-15 lít Nyc cát tăng lên giảm 1% lượng nước tăng lên hay giảm lít Tỉ lệ X/N tính theo cơng thức sau: -Đối với bê tông thường (X/N = 1.4 – 2.5) X R = b + 0,5 N AR x -Đối với bê tông cường độ cao (X/N > 2.5) X Rb = − 0,5 N A1R x Trong đó: Rb – Mác bê tông yêu cầu Rx – Mác xi măng A, A1 – hệ số, xác định theo bảng Chất lượng cốt liệu A, mác xi măng xác định theo phương pháp Cứ Mề ng m Chất lượng cao (đá phún xuất đặc, cát tạp chất) Chất lượng trung bình Chất lượng thấp (sỏi, cát hạt nhỏ) Xác định lượng xi măng X= X N N (kg) A1, mác xi măng xác định theo phương pháp C Mề ứng m 0,5 0,65 0, 33 0,4 0,4 0,60 0, 30 0,4 0,4 0,55 0, 27 0,3 Đem so sánh lượng xi măng tìm với lượng xi măng tối thiểu, thấp phải lấy lượng xi măng tối thiểu Để giữ nguyên N/X lượng nước phải tính lại Điều kiện làm việc kết cấu cơng trình Trực tiếp tiếp xúc với nước Bị ảnh hưởng mưa gió, khơng có phương tiện bảo vệ Khơng bị ảnh hưởng mưa gió Phương pháp đầm chặt Bằng tay Bằng máy 265 240 250 220 220 200 Xác định lượng cốt liệu lớn nhỏ Thể tích m3 (1000 l) hỗn hợp bê tơng sau đầm chặt bao gồm toàn thể tích hồn tồn đặc cốt liệu, thể tích hồ xi măng, có nghĩa là: X C D + N + c + d = 1000 x γa γa γa Trong thể tích rỗng cốt liệu lớn nhét đầy vữa xi măng có kể đến trượt xa hạt (α): X C D + N + c = d ×r×α x γa γa γa Từ phương trình ta tính được: 1000 α.r + d d γ γ a (kg) Đ= X D −N− d x γ a ] × γ ca C = [1000 - γ a γ ax , γ ca , γ ad - khối lượng riêng xi măng, cát, đá r - độ rỗng cốt liệu lớn α - hệ số trượt: Hệ số sản lượng bê tông β= 1000 X C D + + γ 0x γ c0 γ d0 BÀI 2: THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH ĐỘ LƯU ĐỘNG CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG I Mục đích TN - Xác định độ lưu động hỗn hợp bê tông Từ thực nghiệm, đưa nhận xét tính cộng tác hỗn hợp bê tông, khả lấp đầy khuôn hỗn hợp bê tông tác dụng đầm nèn; đồng thời so sánh với độ lưu động thiết kế ban đầu II Dụng cụ thiết bị TN - Côn thử độ sụt nón – Abrams với kích thước chuẩn Que đầm sắt tròn trơn, đường kính 16mm, dài 600mm Phễu đổ hỗn hợp bê tông Thước kim loại 30cm, độ xác 0.5mm Khay trộn vật liệu, bay, kim loại nhẵn Cân kỹ thuật Dụng cụ nhào trộn: Máy trộn, bay… III Trình tự TN - Nhào trộn hỗn hợp bê tông Đặt côn tiêu chuẩn lên mặt phẳng cứng, không hút nước Đứng đè lên chân suốt q trình đổ đầm bê tông Đổ hỗn hợp bê tông vào côn tiêu chuẩn qua phễu, đổ lớp thư đến 1/3 chiều cao côn Dùng đầm đầm chọc mặt bê tông theo hình xoắn từ ngồi vào trong, đầm 25 Tiếp tục cho bê tông đầy đến 2/3 côn, đầm lớp thứ nhất, đầm qua mặt phân cách hai lớp không 12cm Vừa đổ vừa đầm bê tông miệng côn, đầm 25 Dùng bay xoa phẳng mặt côn, dọn bê tông xung quanh côn nhấc côn lên theo phương thẳng đứng vòng 5- 10 giây Đặt bên cạnh khối mẫu bê tông, đặt thép ngang mặt côn dùng thước đo khoảng cách từ thép đến đỉnh khối bê tơng điểm cao nhất, độ sụt SN IV Kết TN Cấp phối ban đầu (tính cho 1m3 bê tơng): XM: 400 kg (PCB40) N = 180 lit (N/XM = 0.45) Cát = 700 kg Đá = 1100 kg Phụ gia (loại siêu dẻo): lít (1% XM) Tính cho 24 lít: XM = 9,6 kg N = 4,32 lít Cát = 16,8 kg Đá = 26,4 kg Phụ gia = 0,096 lít Thực tế TN: XM = 9,6 kg N = 4,32 lít Cát = 18,82 kg (do ảnh hưởng độ ẩm, khoảng 12%) Đá = 26,4 kg Phụ gia = 100 ml  SN = 16 cm (sau lấy mẫu – Mẫu I) Sau giờ:  SN = 6cm Phục hồi độ sụt: Thêm: 90 ml nước + 10 ml phụ gia (sau lấy mẫu – Mẫu II) V Nhận xét - Độ sụt kết TN với độ sụt lý thuyết: SN = TN tương đối đơn giản, áp dụng xác định tỉ lệ phối trộn để tạo hỗn hợp bê tông có mác khác BÀI 3: XÁC ĐỊNH MÁC BÊ TƠNG I Mục đích TN II Dụng cụ thiết bị TN - Khn tiêu chuẩn kim loại, kích thước 15 x 15 x 15 cm, khuôn - Que đầm sắt tròn, trơn, đường kính 16mm, dài 600mm - Thùng bảo dưỡng mẫu III Trình tự TN - Làm khuôn, ráp khuôn, bôi lớp dầu mỏng mặt khuôn - Đổ hỗn hợp bê tông vừa xác định độ sụt vào ngăn đổ làm lần, lần đầu đổ 1/2 khuôn, đầm 25 từ ngồi vào trong, lần đổ đầy khn, đầm 25 - Dùng búa gõ quanh thành khn, sau dùng bay xoa mặt khn - Dán nhãn, đem dưỡng hộ 27 ngày IV Kết TN Kết TN (sau ngày dưỡng hộ): + Mẫu I: - Kích thước trung bình: 15x14 x15 cm - Khối lượng trung bình: 8,1 kg - R nén: 407,14 kN (chỉ nén mẫu) +Mẫu II: - Kích thước trung bình: 15x14 x15 cm - Khối lượng trung bình: 7,9 kg - R nén (nén mẫu): + Mẫu II-1: 356,15 kN + Mẫu II-2: 315,27 kN ...PHẦN I: THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT NGUYÊN VẬT LIỆU BÀI 1: THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH MÁC XI MĂNG (Theo TCVN 6016-1995) I Mục đích ý nghĩa thí nghiệm - Xác định mác xi măng để... hạt cho phép PHẦN II: THÍ NGHIỆM TÍNH CHẤT KỸ THUẬT CỦA BÊ TƠNG BÀI 1: TÍNH CẤP PHỐI CHO BÊ TƠNG I Khái niệm Thiết kế thành phần bê tông lựa chọn tỷ lệ hợp lý nguyên vật liệu thành phần (nước,... 49 48 44 54 49 282 6.9 309 2.1 301 275 339 309 302 0.6 8.9 12 2.3 BÀI 2: THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HẠT VÀ ĐỘ LỚN CỐT LIỆU (Theo TCVN 342-1986 TCVN 1772-1987) - Mục đích TN Làm quen với phương