2.2. Các phƣơng pháp thí nghiệm
2.2.4. Thí nghiệm xác định độ sụt của hỗn hợp bê tông
Trong thi công, kiểm tra độ sụt của hỗn hợp bê tông là công tác đƣợc đƣợc làm thƣờng xun tại cơng trƣờng hoặc tại phịng thí nghiệm. Về mặt bản chất, kiểm tra độ sụt là phƣơng thức kiểm soát chất lƣợng. Đối với mẻ trộn cụ thể độ sụt phải đảm bảo tính nhất quán. Sự thay đổi chiều cao độ sụt biểu thị sự thay đổi không mong muốn trong tỷ lệ thành phần hỗn hợp bê tông và tỷ lệ thành hỗn hợp sau đó đƣợc điều chỉnh để đảm bảo mẻ trộn bê tơng
tính nhất qn. Tính đồng nhất này đảm bảo nâng cao chất lƣợng và tính tồn vẹn của kết cấu ninh kết của bê tơng.
Việc xác định độ sụt của hỗn hợp bê tông đƣợc thực hiện theo Tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN 3106: 1993 Hỗn hợp bê tông nặng – Phƣơng pháp thử - Phƣơng pháp xác định độ sụt [34].
Độ sụt (ký hiệu: S) là chỉ tiêu quan trọng nhất trong tính cơng tác của hỗn hợp bê tơng, nó đánh giá khả năng dễ chảy của hỗn hợp dƣới tác dụng của trọng lƣợng bản thân hoặc rung động, đảm bảo khả năng dễ thi công. Độ sụt đƣợc xác định bằng côn sụt hình nón cụt Abrams; kích thƣớc bên trong của cơn sụt Abrams sử dụng phụ thuộc vào đƣờng kính lớn nhất của cốt liệu lớn, đƣợc thể hiện trong bảng 2-12.
Bảng 2. 9. Kích thước bên trong của cơn sụt Abrams
Kích thƣớc, mm N0 -1 N0 -2
Đƣờng kính đáy trên 100 150
Đƣờng kính đáy trên 200 300
Chiều cao 300 450
Trong bảng 2-12: kích thƣớc N0 -1 dùng cho hỗn hợp bê tơng có đƣờng kính cốt liệu khơng q 40 mm, kích thƣớc N0 -2 dùng cho hỗn hợp bê tơng có đƣờng kính cốt liệu 70 ÷ 100 mm. Đề tài sử dụng loại cơn sụt N0
-1.
Để xác định độ sụt, ta đổ hỗn hợp bê tơng vào đầy khn nón cụt bằng 3 lớp, mỗi lớp đầm 25 lần, sau đó rút khn lên và đo độ sụt.
Để đánh giá khả năng giữ độ sụt trong thi công, đề tài sử dụng hai chỉ tiêu độ sụt: độ sụt ban đầu (độ sụt sau 1 phút - S1) là độ sụt đƣợc xác định ngay sau khi kết thúc nhào trộn hỗn hợp; độ sụt sau 30 phút (S30) là độ sụt của hỗn hợp đƣợc xác định sau 30 phút kể từ khi kết thúc nhào trộn hỗn hợp.
Đề tài sử dụng dụng cụ để xác định độ sụt là cơn sụt của Phịng thí nghiệm Vật liệu xây dựng – Trung tâm Thí nghiệm thực hành Khoa Cơ điện và Cơng trình – Đại học Lâm nghiệp. Loại cơn sụt này có kích thƣớc tƣơng
đƣơng loại N0
-1. Hình ảnh cụ thể về cơn sụt và q trình làm thí nghiệm đƣợc thể hiện ở Hình 2-2.
Hình 2. 2. Dụng cụ và thí nghiệm đo độ sụt của hỗn hợp bê tơng 2.2.5. Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén của bê tơng 2.2.5. Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén của bê tông
Cƣơng độ chịu nén fà khả năng chịu nén của mẫu bê tông, mẫu để đo cƣờng độ có kích thƣớc 100 x100 x100mm; 150 x150 x150mm; 200 x 200 x 200mm đƣợc thực hiện theo điều kiện tiêu chuẩn trong thời gian 28 ngày. Trong kết cấu xây dựng, bê tông chịu nhiều tác động khác nhau: chịu nén, uốn, kéo, trƣợt, trong đó chịu nén là ƣu thế lớn nhất của bê tơng. Do đó, ngƣời ta thƣờng lấy cƣờng độ chịu nén là chỉ tiêu đặc trƣng để đánh giá chất lƣợng bê tông, gọi là mác bê tông.
Việc xác định cƣờng độ chịu nén của bê tông đƣợc thực hiện theo Tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN 3118: 1993 Bê tông nặng – Phƣơng pháp thử - Phƣơng pháp xác định cƣờng độ nén [35].
Cƣờng độ chịu nén (Rb) là chỉ tiêu tính chất quan trọng nhất của bê tông. Cƣờng độ chịu nén của bê tơng đƣợc xác định bằng thí nghiệm nén mẫu bê tơng (hình lập phƣơng 15x15x15cm hoặc hình trụ d = 15 cm, h = 2d)
dƣỡng hộ 28 ngày trong điều kiện tiêu chuẩn (T = 27 ± 20
C, Wkk = 90 ÷ 100%) hoặc ở các ngày tuổi yêu cầu.
Chuẩn bị mẫu thử:
Chuẩn bị mẫu thử nén theo nhóm mẫu. Mẫu nhóm mẫu gồm tối thiểu 3 viên mẫu (hình lập phƣơng hoặc hình trụ). Khi sử dụng bê tông khoan cắt từ kết cấu, nếu khơng có đủ 3 viên thì đƣợc phép lấy 2 viên làm một nhóm mẫu thử.
Việc lấy hỗn hợp bê tông, đúc bảo dƣỡng, khoan cắt mẫu bê tơng và chọn kích thƣớc viên mẫu thử nén phải đƣợc tiến hành theo TCVN 3105: 1993.
Mẫu chuẩn để xác định cƣờng độ nén của bê tông là viên mẫu lập phƣơng kích thƣớc 150 x 150 x 150mm. Các viên mẫu lập phƣơng kích thƣớc khác viên chuẩn và các viên mẫu bê tơng hình trụ sau khi thử nén phải đƣợc tính đổi kết quả thử về cƣờng độ viên chuẩn.
Kết cấu sản phẩm yêu cầu thử mẫu để nghiệm thu thi công hoặc đƣa vào sửa dụng ở tuổi trạng thái nào thì phải thử nén các viên mẫu ở đúng tuổi và trạng thái đó.
Kiểm tra và chọn hai mặt chịu nén của các viên mẫu thử sao cho:
- Khe hở lớn nhất giữa chúng với thƣớc thẳng đặt áp sát xoay theo các phƣơng khơng vƣợt q 0,05mm trên 100mm tính từ điểm tì thƣớc.
- Khe hở lớn nhất giữa chúng với thành thƣớc kẻ góc vuông khi đặt thành kia áp sát các mặt kề bên của mẫu lập phƣơng hoặc các đƣờng sinh của mẫu bê tông trụ không vƣợt quá 1mm trên 100nm tính từ điểm tì thƣớc trên mặt kiểm tra.
- Đối với các viên mẫu lập phƣơng và các viên nửa dầm đã uốn không lấy mặt tạo bởi đáy khuôn đúc và mặt hở để đúc mẫu làm hai mặt chịu nén.
Trong trƣờng hợp các mẫu thử không thoả mãn các yêu cầu, mẫu phải đƣợc gia công lại bằng cách mài bớt hoặc làm phẳng mặt bằng một lớp hồ xi
măng cứng đanh không dày quá 2mm. Cƣờng độ của lớp xi măng này khi thử phải không đƣợc thấp hơn một nửa cƣờng độ dự kiến sẽ đạt của mẫu bê tông.
Tiến hành thử:
- Xác định diện tích chịu lực của mẫu bê tơng
+ Đo chính xác tới 1mm các cặp cạnh song song của hai mặt chịu nén (đối với mẫu lập phƣơng) các cặp đƣờng kính vng góc với nhau từng đơi một trên từng mặt chịu nén (đối với mẫu trụ), xác định diện tích hai mặt chịu nén trên và dƣới theo các giá trị trung bình của các cặp cạnh hoặc các cặp đƣờng kính đã đo. Diện tích chịu lực nén của mẫu khi đó chính là trung bình số học diện tích của hai mặt.
+ Diện tích chịu lực khi thử các nửa viên dầm đã uốn gãy đƣợc tính bằng trung bình số học diện tích các phần chung giữa các mặt chịu nén phía trên và phía dƣới với các đệm thép truyền lực tƣơng ứng.
- Xác định tải trọng phá hoại mẫu
+ Chọn thang lực thích hợp của máy để khi nén tải trọng phá hoại nằm trong khoảng 20 – 80% tải trọng cực đại của thang lực nén đã chọn. Không đƣợc nén mẫu bê tơng ngồi thang lực trên.
+ Đặt mẫu vào máy nén sao cho một mặt chịu nén đã chọn nằm đúng tâm thớt dƣới của máy. Vận hành máy cho mặt trên của mẫu nhẹ nhàng tiếp cận với thớt trên của máy. Tiếp đó tăng tải liên tục với tốc độ quy định cho tới khi mẫu bị phá hoại. Dùng tốc độ gia tải nhỏ đối với các mẫu bê tơng có cƣờng độ thấp, tốc độ gia tải lớn đối với các mẫu bê tông cƣờng độ cao.
+ Lực tối đa đạt đƣợc là giá trị tải trọng phá hoại mẫu.
Tính kết quả:
Cƣờng độ nén mẫu bê tông từng viên (R) đƣợc tính bằng daN/cm2 (KG/cm2) theo cơng thức:
P – Tải trọng phá hoại, tính bằng daN; .
F – Diện tích chịu lực nén của viên mẫu, tính bằng cm2;
α – Hệ số tính đổi kết quả thử nén các viên mẫu bê tơng kích thƣớc khác viên chuẩn về cƣờng độ của viên mẫu chuẩn kích thƣớc 150 x 150 x 150mm. Giá trị α lấy theo bảng 2-13.
Bảng 2. 10. Hệ số điều chỉnh khi kích thước mẫu khơng tiêu chuẩn
Hình dáng và kích thƣớc của mẫu (mm) Hệ số tính đổi Mẫu lập phƣơng 100 x 100 x 100 150 x 150 x 150 200 x 200 x 200 300 x 300 x 300 Mẫu trụ 71,4 x 143 và 100 x 200 150 x 300 200 x 400 0,91 1,00 1,05 1,10 1,16 1,20 1,24
Cƣờng độ chịu nén của bê tông đƣợc xác định từ các giá trị cƣờng độ nén của các viên trong tổ mẫu bê tông nhƣ sau:
+ So sánh các giá trị cƣờng độ nén lớn nhất và nhỏ nhất với cƣờng độ nén của viên mẫu trung bình.
+ Nếu cả hai giá trị đo đều không lệch quá 15% so với cƣờng độ nén của viên mẫu trung bình thì cƣờng độ nén của bê tơng đƣợc tính bằng trung bình số học của ba kết quả thử trên ba viên mẫu. Nếu một trong hai giá trị đó lệch quá 15% so với cƣờng độ nén của viên mẫu trung bình thì bỏ cả hai kết quả lớn nhất và nhỏ nhất. Khi đó cƣờng độ nén của bê tông là cƣờng độ nén của một viên mẫu còn lại.
Đề tài sử dụng máy nén thủy lực có tại Phịng thí nghiệm Vật liệu xây dựng – Trung tâm Thí nghiệm thực hành - Khoa Cơ điện và Cơng trình – Đại học Lâm nghiệp. Hình ảnh cụ thể về máy nén đƣợc thể hiện ở Hình 2-3.
Hình 2. 3. Máy nén thủy lực xác định cường độ chịu nén 2.2.6. Thí nghiệm xác định khối lượng thể tích của bê tơng
Khối lƣợng thể tích là chỉ tiêu tính chất rất quan trọng của bê tông, đặc biệt đối với các loại bê tơng nhẹ.
Khối lƣợng thể tích của bê tơng đƣợc xác định bằng việc cân đo trên mẫu tiêu chuẩn sau khi đã đƣợc chế tạo và bảo dƣỡng ở điều kiện tiêu chuẩn.
Tiêu chuẩn thí nghiệm: TCVN 31185: 1993 Bê tông nặng – Phƣơng pháp thử - Phƣơng pháp xác định khối lƣợng thể tích[27].
Dụng cụ thí nghiệm:
Cân kĩ thuật có độ chính xác tới 50g.
Thƣớc lá kim loại, cân thuỷ tĩnh có độ chính xác tới 50g. Bếp điện và thùng nấu Paraphin.
Tủ sấy 2000C.
Chuẩn bị mẫu thí nghiệm:
- Khối lƣợng thể tích của bê tơng tuỳ theo u cầu đƣợc tiến hành thử ở một trong 4 trạng thái khác nhau về độ ẩm nhƣ sau:
+ Khơ tự nhiên trong khơng khí;
+ Bảo dƣỡng trong điều kiện tiêu chuẩn; + Bão hồ nƣớc.
- Khối lƣợng thể tích của bê tơng đƣợc xác định trên 3 viên mẫu có hình khối lập phƣơng, trụ, lăng trụ hoặc có hình dạng bất kì. Kích thƣớc và thể tích tối thiểu của một viên mẫu đƣợc lấy theo điều 3.4 của TCVN 3105: 1993.
- Sau khi lấy mẫu, các viên mẫu đƣợc đƣa về trạng thái thử nhƣ sau: + Mẫu sấy khô tới khối lƣợng không đổi: sấy mẫu ở nhiệt độ 105 - 1100C. Cứ sau 24 giờ sấy lấy mẫu ra cân một lần. Mẫu đƣợc coi là đã sấy khô tới khối lƣợng không đổi nếu ở 2 lần cân kế tiếp nhau khối lƣợng mẫu chênh lệch nhau không quá 0,2% so với mẫu khô.
+ Mẫu khô tự nhiên trong khơng khí: để mẫu trong khơng khí ở nhiệt độ phịng ít nhất 7 ngày đêm.
+ Mẫu bảo dƣỡng trong điều kiện tiêu chuẩn: mẫu đã để sau 20 ngày đêm bảo dƣỡng ở nhiệt độ 27 ± 20C, độ ẩm 95 – 100%.
+ Mẫu bão hoà nƣớc: đặt mẫu vào thùng ngâm, đổ nƣớc ngập 1/3 chiều cao mẫu trong l giờ. Đổ tiếp nƣớc tới 2/3 chiều cao mẫu ngâm thêm 1 giờ nữa. Sau cùng đồ nƣớc ngập trên mẫu khoảng 5cm. Cứ sau 24 giờ ngâm nƣớc vớt mẫu ra một lần, dùng vải ẩm lau ráo mặt ngoài rồi cân. Mẫu đƣợc coi là bão hoà nƣớc nếu sau 2 lần cân kế tiếp nhau khối lƣợng mẫu chênh lệch nhau không quá 0,2%.
Tiến hành thí nghiệm:
- Xác định khối lƣợng mẫu:
Cân từng viên mẫu chính xác tới 0,2%. Khối lƣợng thể tích bê tơng u cầu thử ở trạng thái nào thì phải cân các viên mẫu đã chuẩn bị ở trạng thái đó.
- Xác định thể tích của mẫu:
+ Khi mẫu là khối lập phƣơng, trụ hay lăng trụ thì đo kích thƣớc từng viên theo chỉ dẫn ở hình 1 và hình 2 rồi tính thể tích của từng viên (V) theo các công thức: a = (a1+a2+a3+a4) ,cm (2-27) b = (b1+b2+b3+b4) ,cm (2-28) c = (c1+c2+c3+c4) ,cm (2-29) V= a.b.c ,cm3 (2-30) d = (d1+d2+d3+d4) ,cm (2-31) h = (h1+h2+h3+h4) ,cm (2-32) V = h ,cm (2-33)
+ Khi mẫu bê tơng khơng có hình khối đứng thì xác định thể tích tƣơng ứng của từng viên mẫu bằng một trong hai cách sau:
a. Đối với các mẫu khơng có các lỗ trống lớn thơng nhau, buộc từng mẫu vào một sợi dây mảnh, ngâm mẫu một ngày trong nƣớc. Khi ngâm giữ mức nƣớc ngập trên mẫu 20mm. Sau đó nhấc mẫu ra, dùng vải ẩm lau ráo mặt ngoài rồi cân ngay. Đầu tiên cân ở cân kỹ thuật ngồi khơng khí (ml). Tiếp đó cân ở cân thuỷ tĩnh. Khi thực hiện việc cân thuỷ tinh mẫu thì đặt viên mẫu vào giá treo, từ từ thả giá treo cùng viên mẫu vào thuỷ bình tới mức nƣớc ngập hết mẫu. Chờ cho nƣớc tràn hết qua vòi tràn tiến hành lấy thăng bằng cân và ghi lại khối lƣợng mẫu đã cân (m2).
Cân thuỷ tĩnh trƣớc khi cân mẫu phải đƣợc hiệu chỉnh thăng bằng cân với giá treo khơng có mẫu nằm ở độ sâu đúng nhƣ sau này sẽ cân mẫu. Thể tích viên mẫu (V), tính bằng cm3 đƣợc xác định theo cơng thức (8);
V=
Trong đó:
- Khối lƣợng riêng của nơc, lấy bằng lg/cm3.
b. Đối với các viên mẫu có các lỗ rỗng lớn thơng nhau thì khơng ngâm mẫu vào nƣớc mà tiến hành sấy nóng mẫu tới khoảng 600C. Cân mẫu (ml) buộc từng viên vào sợi dây mảnh rồi nhúng từng viên vài lần vào thùng parafin đã đun chảy để tạo ra lớp bọc dày chừng lmm kín xung quanh mẫu. Các bọt khí hoặc các vết nứt trên lớp bọc parafin đƣợc chà kín bằng thanh sắt hơ nóng. Sau đó để nguội rồi cân mẫu có lớp bọc parafin (m2). Tiếp theo tiến hành cân mẫu nhƣ ở mục (a) bằng cân thuỷ tĩnh (m3).
Thể tích viên mẫu (V) khi đó, cũng tính bằng cm3 theo cơng thức (9). V= -
Trong đó:
- Khối lƣợng riêng của nƣớc, lấy bằng lg/cm3. - Khối lƣợng riêng của parafin, lầy bằng 0,93g/cm3.
Tính kết quả:
- Khối lƣợng thể tích của từng viên mẫu J đƣợc tính bằng kg/m3 theo cơng thức:
= 1000
Trong đó:
m - Khối lƣợng của viên mẫu ở trạng thái cần thử, tính bằng gam (g). V - Thể tích của viên mẫu, tính bằng cm3.
CHƢƠNG 3
KẾ THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA BÊ TÔNG RƠM
3.1. Các phƣơng pháp thiết kế thành phần bê tông
Thiết kế thành phần bê tông là lựa chọn tỷ lệ hợp lý các vật liệu thành phần cho 1m3 bê tông sao cho đảm bảo các yêu cầu kinh tế, kỹ thuật. Kết quả tính tốn thƣờng đƣợc biểu thị bằng tỉ số về khối lƣợng hay thể tích trên một đơn vị khối lƣợng và thể tích xi măng.
Các phƣơng pháp thƣờng đƣợc sử dụng để thiết kế thành phần bê tơng có thể đƣợc phân làm 3 nhóm: tra bảng hồn tồn, thực nghiệm hồn tồn và tính tốn lý thuyết kết hợp thực nghiệm
- Phương pháp tra bảng hoàn toàn:
Đây là phƣơng pháp dựa vào các bảng biểu đã đƣợc lập sẵn theo kinh nghiệm. Căn cứ vào mác xi măng, cỡ hạt lớn nhất của cốt liệu, độ sụt của mác bê tông cần chế tạo, dung tra bảng để xác định sơ bộ thành phần vật liệu cho 1 m3 bê tông. Phƣơng pháp này đơn giản, thuận lợi cho ngƣời sản xuất nhƣng khơng bám sát thực tế vật liệu. Do đó, phƣơng pháp này chỉ nên áp dụng khi khối lƣợng bê tơng ít, mác bê tơng thấp và thơng thƣờng dùng để lập dự tốn xây dựng.
- Phương pháp thực nghiệm hoàn toàn:
Dựa vào một số vật liệu nhất định, tiến hành chế tạo mẫu với các thành phần cấp phối khác nhau. Đem các mẫu đi kiểm tra các yêu cầu kỹ thuật và