Phơng pháp xác định cờng độ của xi măng đợc trình bày ở đây bao gồm xác định độ bền nén và độ bền uốn của các mẫu thử hình lăng trụ có kích thớc 40x40x 160mm.
Các mẫu này đợc đúc từ một mẻ vữa dẻo chứa một phần xi măng và ba phần cát tiêu chuẩn theo khối lợng với tỷ lệ nớc/xi măng hoặc cố định là 0,5 theo TCVN 60 16: 1995.
7.1. Xác định cờng độ xi măng bằng vữa có tỷ lệ nớc/xi măng là 0,5
Phơng pháp này đợc tiến hành chủ yếu theo TCVN 60 16: 1995 đợc chuyển dịch theo ISO 679: 1989 (E).
7.1.1. Phòng thí nghiệm và thiết bị 7.1.1.1.. Phòng thí nghiệm.
Phòng chế tạo mẫu thử đợc duy trì ở nhiệt độ 27 ± 20c và độ ẩm tơng đối không thấp hơn 50%.
Phòng bảo dỡng mẫu còn trong khuôn đợc duy trì ở nhiệt độ 27 ± 10c và độ ẩm tơng đối không nhỏ hơn 90%.
Nhiệt độ của nớc ngâm mẫu duy trì liên tục ở 27 ± 10c. Mỗi ngày một lần ghi lại nhiệt độ, độ ẩm của phòng thí nghiệm và nhiệt độ của nớc ngâm mẫu. Nhiệt độ và độ ẩm của phòng bảo dỡng ẩm đợc ghi lại ít nhất 4 giờ một lần.
7.1.1.2. Thiết bị
a) Sàng thử nghiệm có lới đan bằng dây kim loại, kích thớc danh nghĩa của lỗ sàng qui định trong bảng 4 (loại R20).
Bảng 4
Loại Kích thớc danh nghĩa của lỗ sàng (mm)
R20 2 1.6 1.0 0.5 0. 16 0.08
b) Máy trộn nh hình 23 mục 5.1.1. Khoảng cách giữa cánh trộn và cối trộn (3 ± 1mm) phải đợc kiểm tra hàng tháng. Giá trị trên là vị trí khi cánh trộn trong cối rỗng và đợc chỉnh sát vào thành cối. Dụng cụ đo đơn giản là dụng cụ đo khe dùng ở những chỗ kho đo trực tiếp.
c) Khuôn (hình 9) gồm có ba ngăn nằm ngang sao cho ba mẫu hình lăng trụ có tiết diện 40x40mm, dài 160mm đợc chế tạo cùng một lúc. Khuôn đợc làm bằng thép có thành dày ít nhất 10mm. Độ cứng thích hợp nhất là HV 400.
Khuôn phải đợc chế tạo để khi tháo mẫu khỏi khuôn dễ dàng, không gây h hại. Đế khuôn bằng gang hoặc thép và phẳng để tiếp giáp hoàn toàn và chắc chắn với mặt bàn của máy dằn để không gây dao động phụ. Khi lắp ráp khuôn để tiện việc lắp ráp và đảm bảo phù hợp với các dung sai qui định. Các bộ phận giống nhau của các khuôn khác nhau không lắp lẫn cho nhau.
Khuôn sau khi lắp phải phù hợp các yêu cầu sau;
- Kích thớc bên trong khuôn: Dài 160± 0.8 mm, rộng 40 ± 0.2mm, sâu 40 ± 0.2mm.
- Dung sai vuông góc của mỗi mặt trong so với đáy khuôn và mặt kề bên phải nhỏ 0,2mm.
- Độ nhẵn của bè mặt phía trong khuôn là N8 hoặc nhỏ hơn. Khối lợng của khuôn phải phù hợp để tổng khối lợng của bàn dằn, tay đòn, khuôn rỗng, phễu và kẹp là 20 ± 0.5 kg.
Khuôn phải đợc thay khi bất kì một dung sai nào bị vợt so với qui định. Khi lắp ráp khuôn đã lau sạch để chuẩn bị tạo mẫu, cần dùng một loại ma tít thích hợp để trám kín các mối nối ngoài khuôn. Mặt trong của khuôn đợc bôi một lớp dầu nhờn.
Để đổ khuôn đợc dễ dàng cần có một phễu rót kim loại có thành cao từ 20 -40mm. Thành phễu nghiêng so với thành khuôn không quá 1mm. Phễu đợc gá chặt vào khuôn nhờ cánh định vị ốp sát thành ngoài khuôn.
d) Máy dằn chuẩn (hình 7 tr.55) đợc làm theo các yêu cầu sau;
Máy gồm một bàn hình chữ nhật đợc gắn chặt bằng hai tay đòn nhẹ vào một trục quay cách tâm bàn 800mm. Bàn đợc gắn ở tâm mặt dới một vấu nối mặt tròn. Bên dới vấu nối có một chốt hãm nhỏ mặt trên phẳng ở vị trí nghỉ, đờng thẳng góc chung quanh điểm tiếp xúc giữa vấu và chốt hãm phải thẳng đứng khi vấu nối tỳ lên chốt hãm thì mặt đỉnh của bàn phải nằm ngang sao cho cao trình của một trong bốn góc bất kỳ không chênh quá độ cao trung bình 1mm. Bàn phải có kích thớc bằng hoặc lớn hơn kích thớc của tấm đế khuôn và mặt trên bàn phải đợc bào máy để đảm bảo độ phẳng. Trên bàn có gà để kẹp chặt khuôn vào bàn.
Tổng khối lợng của bàn kể cả tay đòn, khuôn rỗng, phễu và nẹp là 20 ±
0,5kg.
Các tay đòn nối liền với bộ lắp ráp bàn vào trục quay phải đủ cứng và làm bằng ống tròn có đờng kính ngoài từ 17 -22mm.Tổng khối lợng của cả hai tay đòn kể cả liên kết ngnag là 2.25± 0.25kg. Các gối của trụ quay phải là loại hình cầu hoặc loại con lăn và phải đợc bảo vệ tránh xâm nhập của cát và bụi. Sự dịch chuyển ngang khỏi tâm bàn do hoạt động của trục quay không vợt quá 1mm.
Vấu và chốt hãm phải làm bằng thép tôi có chỉ số độ cứng Vicker ít nhất bằng HV 500. Độ vênh của vấu khoảng ± 0,0 1mm. Khi vận hành bàn sẽ đợc nâng lên bởi một cam và đợc rơi tự do từ độ cao 15 ± 0,3mm trớc khi vấu đập vào chốt hãm.
Cam phải làm bằng thép có trị số độ cứng Vicker ít nhất bằng HV 400 và trục của nó phải đợc lắp trên gối bi và đợc chế tạo sao cho khi rơi từ độ cao 15
±0,3 mm luôn giữ đợc ở trị số này. Cơ cấu phụ của cam phải đảm bảo cho cam ít bị mòn nhất. Cam đợc quay bởi một động cơ điện khoảng 250W nhờ một hộp giảm tốc với tốc độ đều 1 vòng/giây. Để đảm bảo mỗi chu kỳ là 60 ± 3 giây và chính xác 60 lần dằn cần có bộ phận đếm.
Vị trí khuôn trên bàn phải đặt so cho chiều dài của các ngăn khuôn thẳng với chiều dài của tay đòn và vuông góc với trục quay của cam. Để dễ dàng định vị đợc khuôn sao cho tâm điểm của ngăn giữa khuôn vừa đúng nằm trên điểm đập cần phải có các dấu hiệu nhận biết thích hợp trên bàn đặt khuôn.
Bàn dằn đợc lắp ráp chắc chắn trên móng bê tông có khối lợng khoảng 600kg và thể tích khoảng 0,25m3 và có chiều cao thích hợp.
Toàn bộ đế của khối bê tông có thể đợc đặt trên một đệm đàn hồi nh cao s tự nhiên, có độ cách ly hữu hiệu để ngăn các dao động bên ngoài ảnh hởng đến độ chắc đặc của mẫu khi dằn.
Bệ của bàn dằn đợc gắn vào đế bê tông bằng các bu lông neo và một lớp vữa mỏng đợc rải vào giữa lớp đế máy và đế bê tông để bảo đảm mặt tiếng giáp tránh các dao động tự do và các ảnh hởng khác.
e. Máy thử độ bền uốn (hình 2 tr. 48)
Máy để xác định độ bền uốn phải chịu đợc tải trọng đến 10KV với độ chính xác ± 1% của tải trọng đợc ghi nằm ở khoảng bốn phần năm phía trên của dải đang dùng và với tốc độ tăng tải 50 ± 10 N/s. Máy có hai gối tựa dạng con lăn làm bằng thép chịu lực có đờng kính 10 ± 0,5 mm đặt cách nhau 100 ±
0,5mm và một con lăn chịu tải thứ ba bằng thép có đờng kính cũng nh trên đợc đặt chính giữa hai con lăn kia. Chiều dài của các con lăn khoảng từ 45 – 50 mm. Sự bố trí tải trọng đợc chỉ rõ trong hình 24.
Hình 24. Bố trí tải trọng để xác định độ bền uốn
Ba mặt thẳng đứng xuyên qua trục của ba con lăn phải có vị trí song song với nhau và phải duy trì đợ c tính song song, cách đều nhau và cùng vuông góc với chiều nằm của mẫu trong lúc thử. Một trong các con lăn gối tựa và con lăn tải trọng phải có độ côn chút ít để đảm bảo sự phân bố đồng đều của tải trên cả chiều rộng của mẫu mà không gây ra ứng suất xoắn.
Để xác định độ bền uốn có thể sử dụng máy thử độ bền nén. Khi đó cần có một thiết bị phù hợp với yêu cầu đã qui định ở trên.
Máy dùng để xác định độ bền nén phải có khả năng thích hợp cho việc thử nghiệm: máy phải có độ chính xác 1% tải trọng đợc ghi nằm ở khoảng bốn phần năm phía trên của dãy tải trọng sử dụng và phải đảm bảo đợc tốc độ tăng tải là 2400 ± 200 N/s. Máy phải đợc nối với bộ phận chỉ kế, bộ phạn này đợc chế tạo sao cho số báo khi mẫu bị phá huỷ vẫn đợc ghi lại trên mặt số sau khi máy đã đ- ợc dỡ tải. Việc này có thể thực hiện đợc bằng cách dùng dụng cụ chỉ kế tối đa dựa trên cách đo áp suất hoặc một bộ nhớ trên màn hiện số. Các thiết bị thử thao tác bằng tay phải đợc lắp một dụng cụ đo tốc độ để dễ dàng kiểm tra mức tăng tải.
Hình 25: Giá định vị điển hình của máy thử độ bền uốn.
Trục thẳng đứng của bộ phận nén phải trùng với trục thẳng đứng của máy và trong thời gian nén tải, chiều di chuyển của bộ phận nén phải theo phơng của trục máy và hợp lực phải đi qua tâm của mẫu. Bề mặt của tấm ép dới phải vuông góc với trục máy và giữ nguyên vị trí vuông góc suốt thời gian chất tải.
Tâm gối cầu của tấm ép trên phải nằm ở giao điểm của trục thẳng đứng của máy với bề mặt dới của tấm ép trên của máy với dung sai ± 1mm. Tấm ép trên có thể để tự do và thẳng tuỳ theo sự tiếp xúc với mẫu nhng trong thời gian chất tải vị trí của tấm ép trên và dới của máy phải đợc giữ cố định.
Các tấm ép của máy đợc làm bằng thép cứng với độ cứng Vicker ít nhất là HV 600 hay tốt nhất là Vonfram cacbit. Các tấm ép ít nhất phải dày 10mm,rộng 40 ± 0, 1mm và dài ít nhất 40mm. Dung sai độ phẳng cho toàn bộ diện tích tiếp xúc với mẫu là 0,0 1mm. Cấu tạo bề mặt phải lớn hơn N3 và nhỏ hơn N6.
Cũng có thể dùng hai đĩa phụ bằng thép cứng, tốt nhất bằng vonfram cacbit dày ít nhất 10mm và phù hợp với các yêu cầu về các tấm ép. Tâm của các dĩa phụ phải tơng xứng với trụ của hệ thống truyền tải và không sai lệch quá ±
Trờng hợp máy thử không có gối cầu, hoặc gối cầu bị kẹt hay đờng kính gối cầu lớn hơn 120mm thì phải cần một gá định vị (hình 25 tr.92).
Gá định vị đợc đặt vào giữa các tấm ép của máy để truyền tải từ máy sang bề mặt nén của mẫu.
Gá định vị một má ép dới và má ép đợc gắn với tấm ép dới của một má dới của máy qua một gối cầu trung gian. Gối này là một phần của toàn bộ cơ cấu và có thể trợt theo chiều thẳng đứng mà không gây ma sát đáng kể trong gá định vị theo hớng chuyển động của nó. Gá định vị cần phải đợc giữ gìn sạch sẽ và gối cầu phải quay đợc dễ dàng sao cho tấm ép khớp với khuôn mẫu và sau đó đợc cố định trong suốt thời gian thử khi phải sử dụng gá định vị cần đảm bảo các yêu cầu về máy thử độ bền nén đã nêu ở trên.
Chú ý:
- Thiết bị thử độ bền nén có thể có hai tay nhiều cấp tải trong. Giá trị cao nhất của cấp tải trọng dới phải xấp xỉ bằng một phần trăm giá trị cao nhất của cấp tải trọng trên kế cận.
- Gối cầu của máy cần đợc tra dầu để dễ điều chỉnh tiếp xúc với mẫu nhng không để xảy ra chuyển dịch của tấm ép khi gia tải trong quá trình thử nghiệm. Không nên dùng loại dầu nhờn bị ảnh hởng dới áp suất cao.
- Gối cầu của gá định vị có thể đợc tra dầu nhng chỉ vừa phải để tránh sự chuyển dịch của các tấm ép khi gia tải trong suốt thời gian thử.
7.1.2. Tiến hành thử 7.1.2.1. Chuẩn bị vật liệu Cát tiêu chuẩn:
Cát sử dụng chế tạo vữa để xác định cờng độ của xi măng là loại cát thien nhiên giàu silic, gồm các hạt tròn cạnh khai thác tại bãi cát thị xac Cam Ranh tỉnh Khánh Hoà có thành phần hạt, độ ẩm, hàm lợng silic đợc qui định trong TCVN 6227: 1999.
Các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của cát gồm:
A: khối lợng cát chứa trong mỗi túi là 1350 ± 5g B: Độ ẩm làm việc của cát không lớn hơn 0,2%. C: Hàm lợng SiO2, không nhỏ hơn 96%.
D; Thành phần hạt của cát theo qui định ở bảng 5. Bảng 5
Kích thớc lỗ sàng mm 3 1.6 1.0 0.5 0. 16 0.08 Phần còn lại trên sàng, % 0 7± 5 33 ± 5 67 ± 5 87 ± 5 99 ± 1
Xi măng để thử nghiệm phải sàng qua sàng 1,0 x 1,0mm. Nếu phải để lâu quá 24 giờ kể từ lúc lấy mẫu đến lúc tiến hành thử thì phải đợc lu giữ toàn bộ trong thùng kín (loại thùng không gây phản ứng với xi măng).
Nớc:
Nớc cất đợc sử dụng cho các phép thử công nhận hợp chuẩn. Đối với các thử nghiệm khác sử dụng nớc máy sinh hoạt.
7.1.2.2. Chế tạo vữa - Bớc 1: Xác định vật liệu
Thành phần vữa gồm một phần xi măng, ba phần cát và một nửa phần nớc (tỷ lệ nớc/xi măng = 0,5). Mỗi mẻ vữa cho ba viên mẫu 40x40x 160mm gồm 450
± 2 gam xi măng, 1350 ± 5 gam cát và 2258 ± 1 gam nớc (hoặc 225 ± 1 ml nớc) Khi thử nghiệm xi măng, cát nớc và thiết bị có cùng nhiệt độ phòng thí nghiệm. Xi măng và cát đợc cân bằng cân có độ chính xác đến ± 1g. Nớc đợc đong bằng ống đong 225ml có độ chính xác ± 1ml.
Bớc 2: trộn vữa
Vữa đợc trộn trên máy trộn hành tinh (hình 23 tr. 82) theo trình tự sau: Độ 225ml nớc và mũ trộn, sau đó đổ tiếp lợng xi măng 450 gam đã cân vào. Khởi động máy trộn ngat ở tốc độ thấp trong 30 giây. Rồi thêm cát từ từ trong 30 giây tiếp theo. Khi dùng các nhóm hạt cát riêng biệt thì bắt đầu tuần tự từ nhóm có cỡ hạt lớn nhất và cuối cùng là nhóm có cỡ hạt nhỏ nhất. Sau 60 giây trộn chuyển máy về tốc độ cao và trộn thêm 30 giây nữa thì dùng máy 15 giây để vét vữa bám ở thành cối ở đáy cối vun vào giữa.
Sau đó tiếp tục trộn lại ở tốc độ cao 60 giây nữa. Thời gian của mỗi giai đoạn trộn khác nhau đợc tính chính xác đến ± 1 giây.
- Bớc 3: Chế tạo mẫu thử:
Tiến hành đúc mẫu ngày sau khi vữa trộn xong. Khuôn 40x40x 160 mm và phễu đợc kẹp chặt trên bàn dằn (hình 8 tr 56). Dùng một xẻng nhỏ thích hợp xúc một phần hai số vữa đổ vào các ngăn của khuôn rồi dùng bay gạt dọc khuôn để dàn đều lớp vữa, làm chặt lớp vữa trong khuôn bằng 60 cái dằn trong một phút. Tiếp tục cho hết số vữa còn lại vào các ngăn của khuôn, dàn đều mẫu rồi làm chặt bằng 60 cái dằn nữa trong một phút (tổng thời gian dằn là 2 phút ( 120 cái dằn)).
Nhẹ nhàng bê khuôn ra khỏi bàn dằn, tháo phễu ra, gạt bỏ phần vữa thừa trên khuôn bằng một thanh gạt kim loại. Thanh gạt đợc giữ thẳng đứng và chuyển động từ từ theo kiểu ca ngang mỗi chiều một lần, sau đó gạt bằng mặt vữa. Đánh dấu các khuôn để nhận biết mẫu thử.
Mẫu sau khi đợc làm phẳng đặt một tấm kính kích thớc 2 10 x 185 x 6 mm đậy lên mặt mẫu. Cũng có thể dùng một tấm thép hoặc vật liệu không thấm nớc có cùng kích thớc để đậy lên mặt mẫu.
- Bớc 4: Bảo dỡng mẫu thử:
Đặt ngày các khuôn trên theo chiều nằm ngang trong phòng dỡng ẩm hoặc tủ bảo dỡng có độ ẩm tơng đối không nhỏ hơn 98 %, nhiệt độ 27 ± 20C.
Khuôn không đặt chồng lên nhau và môi trờng ẩm phải tiếp xúc với các mặt bên của khuôn.
Sau 24 ±2 giờ, mẫu đợc tháo khỏi khuôn một cách thận trọng . Khi tháo có thể sử dụng búa bằng cao su hoặc chất dẻo hay dụng cụ làm bằng vật liệu mềm