Báo cáo thí nghiệm vật liệu xây dựng

Bài 1: THÍ NGHIỆM KÉO THÉP Mục đích thí nghiệm: Tìm hiểu quan hệ giữ lực (tải trọng) và biến dạng kéo mẫu thép; Xác định một số đặc trưng cơ học của thép: Giới hạn chảy (σc); Giới hạn bền ( σb); Độ giãn dài tương đối (δ); Độ co thắt tỷ đối (ψ). Cơ sở lý thuyết: Đồ thị biểu diễn quan hệ giữ lực kéo (P) và biến dạng dài (∆L) của mẫu thí nghiệm kéo thép thường có dạng như sau: Hình 1.1: Quan hệ (P∆L) (σԑ) khi kéo thép Một số đặc trưng cơ học của thép: Giới hạn tỷ lệ: σtl = P_tlF_0 Giới hạn chảy: σc = P_cF_0 Giới hạn bền: σb = P_bF_0 Đọ giãn dài tương đối: δ = (L_1 L_0)L_0 ×100% Đọ co thắt tỷ đối: ψ = (F_0 F_1)F_0 ×100% Trong đó: F0 : diện tích mặt cắt ngang của mẫu lúc đầu; F1 : diện thích mặt cắt ngang của mẫu thử tại vị trí bị đứt; L0 : chiều dài tính toán ban đầu của mẫu thử; L1 : chiều dài tính toán sau khi bị đứt của mẫu thử. Mẫu thí nghiệm:

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU THÍ NGHIỆM KÉO THÉP Bài 1: 1.1 Mục đích thí nghiệm:  Tìm hiểu quan hệ giữ lực (tải trọng) biến dạng kéo mẫu thép;  Xác định số đặc trưng học thép:  Giới hạn chảy (σc);  Giới hạn bền ( σb);  Độ giãn dài tương đối (δ);  Độ co thắt tỷ đối (ψ) 1.2 Cơ sở lý thuyết: Đồ thị biểu diễn quan hệ giữ lực kéo (P) biến dạng dài (∆L) mẫu thí nghiệm kéo thép thường có dạng sau: Hình 1.1: Quan hệ (P-∆L) & (σ-ԑ) kéo thép  Một số đặc trưng học thép:  Giới hạn tỷ lệ:   Giới hạn chảy: Giới hạn bền: σtl = σc = σb =   Đọ giãn dài tương đối:  MSSV: δ= ψ= Đọ co thắt tỷ đối: Trong đó: F0 : diện tích mặt cắt ngang mẫu lúc đầu; F1 : diện thích mặt cắt ngang mẫu thử vị trí bị đứt; L0 : chiều dài tính tốn ban đầu mẫu thử; L1 : chiều dài tính tốn sau bị đứt mẫu thử Trang BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU 1.3 Mẫu thí nghiệm:  Theo TCVN 197-1985 : mẫu có mặt cắt ngang hình tròn hình chữ nhật – tùy theo quy cách vật liệu cần thử (hình 1.2); Hình 1.2: mẫu thí nghiệm kéo thép Hình 1.3: Khắc vạch mẫu thử  Mẫu tiết diện tròn: L0 = 5d0 hay 10.d0 (tùy mẫu ngắn hay dài) L = L + (0,5.d0 ÷ 2,0.d0) 1.4 Thiết bị thí nghiệm:  Máy kéo nén đa (Capacity = 1000 kN);  Thước thẳng hợp kim có độ xác mm;  Thước kẹp thẳng hợp kim có độ xác 0,02 mm;  Dụng cụ kẻ vạch mẫu thử (giũa “ba lá”); 1.5 Chuẩn bị thí nghiệm: MSSV:  Kiểm tra dụng cụ đo;  Đo d0 (mẫu tròn) → tính L0 =10.d0;  Khắc vạch lên mẫu (khoảng cách = 10 mm) → xem hình 1.3;  Điều chỉnh đồng hồ hệ thống máy tính “0”;  Chọn đối trọng ngàm kéo phù hợp với kích thước mẫu thử; Trang BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU  Kẹp mẫu vào ngàm kéo 1.6 Tiến hành thí nghiệm:  Mở valve gia tải: cho máy tang lực kéo từ từ;  Theo dõi đồng hồ hình máy tính: đọc giá trị P c & Pb (hoặc đọc biểu đồ);  Khi mẫu bị đứt: xả áp lực lấy mẫu thử 1.7 Tính tốn kết thí nghiệm: a) Xác định “chiều dài tính toán” mẫu thử sau bị đứt:  Gọi: O vị trí chỗ đứt; A vạch biên đoạn ngắn;  Gọi: x khoảng cách từ A đến O;  Gọi: N: số khoảng chia mẫu;  Gọi: B điểm nằm vạch đoạn dài cho “khoảng cách từ B đến O nhỏ vạch so với khoảng cách từ A đến O”  Gọi: n số khoảng chia AB Kết đo ghi bảng sau: Mẫu Thép L0 (mm) 100 X (mm) 25,8 N 10 n - (N – n) = : lẻ nên gọi C điểm cách điểm B (N – n – 1)/2 khoảng chia; - D điểm nằm vạch cách điểm C 01 khoảng chia; - Khoảng cách từ A đến B (LAB) = 37 mm; LBC = 30 mm; LBD = 41 mm L1 = LAB + LBC + LBD = 37 + 30 + 41 = 108 mm MSSV: Trang BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU Hình 1.6 – Tính L1 Kết thí nghiệm: Mẫu Thép L0 (mm) 100 d0 (mm) 10 Ptl (kN) 10,88 Pch (kN) 22,55 Pb (kN) 68,08 L1 (mm) 108 d1 (mm) 5,5 b) Tính độ giãn dài tương đối (δ):  Vẽ lại hình dạng mẫu thử sau bị đứt (đã chắp lại thật khít);  Tính độ giãn dài tương đối: : δ = ×100% = % c) Tính độ co thắt tỷ đối (ψ):  Đo đường kính d1 chỗ đứt → diện tích co thắt:  tính độ co thắt tỷ đối: F1 = d12 = 23,76 (mm2) ψ = = 69,75 % d) Tính giới hạn chảy (σc) giới han bền (σb): Diện tích mặt cắt ngang lúc đầu mẫu thử:  Tính giới hạn chảy: σc = = 287,11 (MPa)  Tính giới hạn bền: σb = = 866,82 (MPa) e) Biểu đồ quan hệ (P-∆L): MSSV: F0 = d02 = 78,54  Trang (mm2) BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU 1.8 Nhận xét, giải thích kết thí nghiệm:  Nhận xét dạng biểu đồ P-∆L: Giai đoạn tỉ lệ (0-Ptl): Quan hệ P tuyến tính Giai đoạn tỉ lệ (Ptl-Pch) : Lực Kéo P khơng tuyến tính Lúc P tăng chậm Thép biến dạng nhanh, tức biến dạng nhanh Giai đoạn bền (Pch-Pb): Lúc lực kéo tiếp tục tăng đến mẫu Thép thắt lại bị đức  Một số tính chất học vật liệu thép: Thép có độ cứng cao, độ dẻo thấp Thích hợp dung cho cơng trình xây dựng thủy, nhà cao tầng chịu lực lớn 1.9 Thí nghiệm kéo mẫu thép cốt bê tông (thép gân):   MSSV: Trình tự thí nghiệm:  Xác định đường kính danh nghĩa (ф) mẫu thép;  Dùng thước thẳng đo chiều dài (l) mẫu thép;  Dung cân điện tử xác định khối lượng (m) mẫu thép;  Khắc vạch mẫu: vạch cách 2,0ф; chiều dài tính tốn: L = 10.ф;  Gắn mẫu vào ngàm kéo thực bước (giống trường hợp kéo mẫu thép tròn trơn) Tính tốn kết thí nghiệm:  Diện tích tiết diện ngang danh nghĩa: Fdn = ф2  Diện tích tiết diện ngang thực tế: Ft = Trang (mm2) (mm2) BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU Trong đó: �t = 7,85 ;  Ứng suất danh nghĩa: σcdn = ; σbdn =  Ứng suất thực tế: σct = ; σbt =  Kết tính tốn: MSSV: Ф (mm) L (mm) m (g) L0 Fdn (mm2) 10 270,2 166,44 100 78,54 Pc Pb (kN) (kN) σcdn σct σbdn σbtt 25,1 51,39 319,58 319,87 654,32 654,9 σc (MPa) Ftt (mm2) 78,47 L1(mm) 137 σb (MPa) Trang BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU PHỤ LỤC: Các hình q trình thí nghiệm a) Mẫu thép dụng cụ đo MSSV: Trang BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU b) Mẫu thép gân sau bị đứt c) Máy kéo nén đa Mẫu thép tròn trơn sau thí nghiệm MSSV: Trang d) BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU e) Tiến hành thí nghiệm f) Mẫu thép gân vừa bị đứt máy g) biểu đồ kéo thép tròn trơn MSSV: Trang BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU h) Biểu đồ kéo thép gân i) Tiến hành đo giá trị tính tốn mẫu ban đầu mẫu MSSV: Trang 10 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU Bài 2: THÍ NGHIỆM KÉO GANG 2.1 Mục đích thí nghiệm:   Tìm hiểu quan hệ lực (tải trọng) biến dạng kéo mẫu gang; Xác định giới hạn bền chiệu kéo (σ bk) gang; 2.2 Cơ sở lý thuyết:  Đồ thị biểu diễn quan hệ lực kéo (P) biến dang dài (∆L) mẫu thí nghiệm kéo gang có dạng sau: Hình 2.1 Quan hệ P-∆L kéo gang  Giới hạn bền kéo: σbk = ; 2.3 Mẫu thí nghiệm:  Theo TCVN 197-1985: (tương tự mẫu thép) 2.4 Thiết bị thí nghiệm:    Máy kéo nén đa (Capacity = 1000kN); Thước kẹp có độ xác 0,02 mm; Giấy vẽ biểu đồ (có chia sẵn lưới) 2.5 Chuẩn bị thí nghiệm:        MSSV: Dung dụng cụ chà thật bụi than đầu mẫu thử; Đo d0 (mẫu tròn); Chọn đối trọng thích hợp; Điều chỉnh kim lực vị trí “O” đồng hồ; Chọn ngàm kéo thích hợp với kích thước đầu ngàm mẫu: Kẹp mẫu vào ngàm kéo; Gắn giấy vẽ vào ru-lô, kiểm tra kim lực bút vẽ ru-lơ Trang 11 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU 2.6 Tiến hành thí nghiệm:    Mở valve gai tải: cho máy tăng lực kéo từ từ; Theo dõi đồng hồ: đọc giá trị (hoặc đọc biểu đồ); Khi mẫu bị đứt: xả áp lực lấy mẫu thử 2.7 Tính tốn kết thí nghiệm: Kết thí đo: (mm) 10 F0 (mm2) 100 k  Tính giới hạn bền kéo: σb = =  Khơng có giới hạn chảy 2.8 Nhận xét, giải thích kết thí nghiệm:  Nhận xét biểu đồ P-∆L: Pbk (k.N) 12.15 = 121.5 MPa Giai đoạn từ (0-Pb): P tuyến tính Giai đoạn bền: P tăng nhanh đến giá trị cực đại bị đức Trong biến dạng dài  Một số tính chất học gang: gang giòn, khơng có giới hạn dẽo, dễ bị bể, gãy Độ bền thấp Bài 3: THÍ NGHIỆM NÉN THÉP 3.1 Mục đích thí nghiệm: MSSV: Trang 12 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU   Quan sát biến dạng mẫu thép chịu nén; Xác định giới hạn chảy (σc) thép chịu nén (rất khó xác định) 3.2 Cơ sở lý thuyết:  Đồ thị biễu diễn quan hệ lực nén (P) biến dạng dài (∆L) mẫu thí nghiệm nén thép có dạng sau: Hình 3.1-a: Quan hệ P-∆L nén thép;  Hình 3.1-b: Mẫu thí nghiệm; σ cn = ; Giới hạn chảy thép chịu nén: 3.3 Mẫu thí nghiệm:  Mẫu có dạng trụ tròn (hình 3.1-b) lăng trụ đa giác, với kích thước:  D0 : đường kính ban đầu mẫu;  H0 : chiều cao ban đầu mẫu; Trong đó: l ≤ ≤ 3.4 Thiết bị thí nghiệm:  Máy kéo nén đa (Capacity = 1000kN);  Thước kẹp có độ xác 0,02 mm;  Giấy vẽ biểu đồ (có chia lưới sẵn) 3.5 Chuẩn bị thí nghiệm: MSSV: Trang 13 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU  Đo d0 & h0;  Gắn điều chỉnh bàn nén;  Đặt mẫu vào bàn nén; điều chỉnh cho mẫu đứng thẳng tâm;  Chọn đối trọng thích hợp;  Điều chỉnh kim lực vị trí “O” đồng hồ;  Gắn giấy vẽ vào ru-lô;  Kiểm tra kim lực bút vẽ ru-lơ 3.6 Tiến hành thí nghiệm:  Mở valve gia tải: cho máy tăng lực nén từ từ;  Quan sát biến dạng mẫu thép, mẫu bị co ngắn khoảng 50% xả áp lực lấy mẫu thử 3.7 Kết thí nghiệm: Hình dạng mẫu thử sau trình chịu lực: Kết thí nghiệm: h0 (mm) (mm) 35 20 F0 (mm ) 314.16 Pcn (kN) σc (MPa) 135.65 431.8 3.8 Nhận xét, giải thích kết thí nghiệm:  Đánh giá tính chất học vật liệu thép chịu nén: - Mẫu vật liệu dẻo (thép): Ta có giới hạn chảy σcn = = 431.8 (MPa) dựa vào tiêu chuẩn vật liệu, mẫu thép thuộc loại thép tốt Trong trình nén việc xác định Pc khó khăn  So sánh với tính chất chịu kéo: Dựa vào kết thí nghiệm kéo nén thép, ta nhận thấy thép vật liệu chiệu kéo nén tốt nhờ tính dẻo Khi bị nén, thép khơng bị phá huỷ đứt bị kéo Khả chịu nén cao thép phụ thuộc nhiều vào hàm lượng cacbon thép Bài 4: THÍ NGHIỆM NÉN GANG 4.1 Mục đích thí nghiệm: MSSV: Trang 14 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU   Tìm hiểu quan hệ lực biến dạng nén gang; Xác định giới hạn bền chịu nén (σ bn) gang 4.2 Cơ sở lý thuyết:  Đồ thị biễu diễn Hình 4.1-a: Quan hệ P-∆L nén gang  Giới hạn bền chịu nén: hinh 4.1-b: mẫu thí nghiệm σ bn = 4.3 Mẫu thí nghiệm:  Giống nén thép (hình 4.1-b) 4.4 Thiết bị thí nghiệm:  Giống nén thép 4.5 Chuẩn bị thí nghiệm:  Tương tự nén thép 4.6 Tiến hành thí nghiệm:    Mở valve gia tải: cho máy tăng lực nén từ từ; Theo dõi đồng hồ: đọc giá trị Pbn (hoặc đọc biểu đồ); Khi mẫu bị phá hỏng dừng lại: xả áp lực lấy mẫu 4.7 Tính tốn kết thí nghiệm:  Kết thí nghiệm: h0 (mm) 35  MSSV: d0 (mm) 20 F0 (mm2) 314.16 Hình dạng mẫu thử sau thí nghiệm: Trang 15 Pbn (k.N) 232.42 σb (MPa) 739.8 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU 450 ; Nhận xét: Mẫu bị bể xiên Giải thích: Khi ta nén vật liệu vật liệu chịu ứng suất tiếp Ta nói phân tố tách trạng thái trượt túy -Ứng suất tiếp mặt trượt l ứng suất tiếp cực trị,mặt tạo với mặt trượt túy góc 45 độ Nguyên nhân: LÝ LUẬN 1:nói ứng suất tiếp cực trị ta nhớ lại cách tìm : Tìm ứng suất tiếp cực trị mặt nghiêng có ứng suất tiếp cực trị cach ta có: cho 12= 02+450  Mặt có ứng suất tiếp cực trị hợp với mặt góc 45 11= 01+450 max LÝ LUẬN nói được/ TTƯS trượt túy (1) Ở đây, ; Thay vào (1)  hay Hai phương xác định theo): Trạng thái trượt ty  Do đó: Mặt có ứng suất tiếp cực trị (trạng thái trượt túy) hợp với mặt góc 45 4.8 Nhận xét, giải thích kết thí nghiệm:  Trình bày tính vật liệu gang: - Gang có tính - Độ bền thấp, giới hạn bền kém< 350-400 MPa (thường nằm khoảng 150-350MPa) thép thông dụng (1/3-1/5 thép hợp kim) - Độ dẻo thấp, xem vật liệu giòn MSSV: Trang 16 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU So sánh tính chất gang thép:  Giống Khác Gang Thép Trong thành phần gang có nhiểu cacbon thép.Gang cứng,dòn khơng thể nén hay kéo thành sợi Gang thép hợp kim sắt cacbon Trong thành phần thép có cacbon gang có số thành phần khác.Thép có tính cứng, bền, dẻo khả chống gỉ (phụ thuộc vào phần) Bài 5: THÍ NGHIỆM UỐN THÉP XÂY DỰNG 5.1   5.2 Mục đích thí nghiệm: Kiểm tra, đánh giá tính vật liệu; So sánh với tiêu chuẩn sản phẩm công bố Bản chất phương pháp:  Mẫu thử (có tiết diện vng, chữ nhật, tròn) đem biến dạng dẻo xuong quanh gối uốn (búa uốn) đến đạt góc uốn định trước đến xuất vết nứt (hình 5.1) Hình 5.1: Sơ đồ thí nghiệm uốn 5.3 Mẫu thí nghiệm: MSSV: Trang 17 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM SỨC BỀN VẬT LIỆU Theo TCVN 198-1985: Chiều rộng mẫu thử (vuông, chữ nhật hay đa giác):  Nếu vật liệu có chiều rộng ban đầu b0 20 mm lấy b = b0;  Nếu vật liệu có b0 > 20 mm gia cơng để có b = (20 50) mm, cho b = 2.a  Nếu vật liệu có a0 mm lấy a = a0; b 20 mm ( mm)  Chiều dày mẫu thử (vuông, chữ nhật hay đa giác);  Khi a0 25 mm lấy a = a0;  Khi a0 >25 mm gia cơng để có a = 25mm; (Khi uốn: để mặt khơng bị gia cơng phía chịu kéo)  Đường kính mẫu thử (tròn):  Nếu d0 50 mm: lấy d =d0;  Nếu d > 50 mm gia công d = (20 50) mm;  Chiều dài mẫu thử:  Phụ thuộc bề dày (hoặc đường kính) mẫu thử cách tiến hành thử  5.4     5.5      5.6   5.7 Thiết bị thí nghiệm: Máy kéo đa (Capacity = 1000kN); Thước kẹp có độ xác 0,02 mm; Thước thẳng kim loại, thước đo góc; Các dụng cụ cần thiết Tiến hành thí nghiệm: (mẫu thép cốt bê-tơng) Chọn búa uốn (D) thích hợp với kích thước mẫu: D=(2,5 3,0).ϕ; Gắn búa uốn vào máy; Điều chỉnh khoảng cách gối đỡ; Mở máy, điều chỉnh cho búa uốn chạm vào mẫu thử; Gia tải từ từ để uốn mẫu đến góc 90 lấy mẫu ra, xem xét có vết nứt hay khơng; Nếu mẫu thử chưa nứt đặt mẫu vào uốn tiếp xuất vết nứt đến 180 Kết thí nghiệm: Trạng thái mẫu = 90 : khơng thấy xuất vết nứt Góc uốn lớn nhất: α