Bài giảng Thí nghiệm vật liệu xây dựng - Ngô Tấn Dược

Nội dung text: Bài giảng Thí nghiệm vật liệu xây dựng - Ngô Tấn Dược

1. Giảng Viên: NCS. Ngơ Tấn Dược ThS. Lê Đức Hiển 1
2. I. KHỐI LƯỢNG RIÊNG II. KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH III. ĐỘ RỖNG CỦA VẬT LIỆU IV. ĐỘ ẨM - ĐỘ HÚT NƯỚC CỦA VẬT LIỆU 2
3. I. KHỐI LƯỢNG RIÊNG (KLR) Khối lượng riêng là khối lượng của một đơn vị thể tích vật liệu ở trạng thái đặc hồn tồn. CƠNG THỨC TÍNH: G (1.1) g a = Va Trong đĩ: G – Khối lượng mẫu vật liệu ở trạng thái khơ (g). 3 Va–Thể tích mẫu V.liệu ở trạng thái hồn tồn đặc (cm ) 3
4. CÁCH XÁC ĐỊNH: Tùy theo từng loại vật liệu mà cĩ những phương pháp xác định khác nhau: ĐẶC ĐIỂM CỦA PHƯƠNG THỨC THÍ DỤNG CỤ THÍ VẬT LIỆU NGHIỆM NGHIỆM Vật liệu hoàn toàn đặc - Cân Cân - đo mẫu (thép, kính ) - Thước thép, kẹp Nghiền - Bình tỷ trọng Vật liệu rỗng (gạch) (cỡ hạt < 0.2mm). - Cân, sàng P.pháp Bình tỷ trọng - Phương pháp Bình tỷ Vật liệu rời Phương pháp Bình tỷ trọng (cát -xi măng) trọng - Cân, sàng - Bình chống ẩm 4
5. A. VẬT LIỆU HỒN TỒN ĐẶC a. Mẫu kính phẳng (tùy chọn) b. Mẫu sắt hình trụ - hình khối (tùy chọn) c. Mẫu gỗ hình khối. Cân Thước thép, thước kẹp. Cân – Đo 5
6. B. VẬT LIỆU RỜI Lấy 30g cát sau khi sàng qua sàng cĩ kích thước lỗ 5mm. Sấy ở nhiệt độ 105 -110o đến KL khơng đổi. Bình Khối Lượng Riêng (KLR), Cân kỹ thuật (độ chính xác 0.01g), Bình hút ẩm, tủ sấy. 6
7. a. Cân bình KLR sau khi đã sấy khơ -m1 b. Đổ mẩu thử vào bình KLR, cân -m2 c. Đổ nước cất vào bình KLR (khoảng 2/3), lắc đều d. Hút hết khơng khí bằng bình chân khơng e. Đổ thêm nước vào bình đến vạch cố định -1000. Cân bình chứa cát +nước, m3 f. Đổ mẫu thử ra, rửa sạch bình -> Đổ nứơc vào đến vạch -1000, cân bình + nước, m4. 7
8. (m - m ) r r = 2 1 n (1.2) (m4 - m1 )- (m3 - m2 ) 8
9. II. KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH (KLTT) Là khối lượng của một đơn vị thể tích vật liệu ở trạng thái tự nhiên CƠNG THỨC TÍNH: G (1.3) g 0 = Trong đĩ: V 0 G – Khối lượng mẫu vật liệu ở trạng thái khơ (g). 3 Vo–Thể tích mẫu V.liệu ở trạng thái tự nhiên (cm ) 9
10. A. GẠCH XÂY Lấy 5 viên gạch - dùng bàn chải quét sạch mẫu thử và sấy khơ đến KL khơng đổi [1]. Để nguội đến nhiệt độ phịng. Cân cĩ độ chính xác 0.1g. Thước thép cĩ độ chính xác 0.5mm Đo chiều dài -rộng- dày bằng thước thép, mỗi kích thước đo 03 lần, lấy trung bình - sau đĩ cân mẫu. 10
11. Lấy trung bình cộng của 05 mẫu thử 11
12. B. BÊ TƠNG NẶNG Lấy 03 viên mẫu (15x15x15cm) - dùng bàn chải quét sạch mẫu thử và sấy khơ đến KL khơng đổi. Để nguội đến nhiệt độ phịng. Đưa mẫu về một trong bốn trạng thái: a. Mẫu sấy khơ đến KL khơng đổi (giống gạch) b. Khơ tự nhiên trong khơng khí, ít nhất 7 ngày đêm (dùng trường hợp này) c. Để mẫu trong 20 ngày, to =27+/-2, độ ẩm 90-95% d. Bão hồ nước 12
13. Cân cĩ độ chính xác 0.1g. Thước thép cĩ độ chính xác 0.5mm Đo chiều dài -rộng- cao bằng thước thép, mỗi mẫu đo 4 cạnh, lấy trung bình - sau đĩ cân mẫu. Lấy trung bình cộng của 03 mẫu thử 13
14. Khối lượng thể tích của từng viên mẫu () được tính bằng kG/m3 theo cơng thức: m g = 1000 (1.4) V Trong đĩ: m – Khối lượng của viên mẫu, tính bằng gram. V – Thể tích của viên mẫu, cm3 Khối lượng thể tích của bê tơng (kg/cm3), chính xác đến 10kg/m3 là trung bình cộng của ba kết quả thử trên ba viên mẫu. 14
15. C. CÁT XÂY DỰNG (Xác định KLTT xốp ở trạng thái khơng nén chặt) Lấy 5-10Kg cát - sau khi đã sàng qua sàng cĩ kích thước lỗ 5mm, sấy ở nhiệt độ 105 -110 đến KL khộng đổi Ống đong 1lít (số 4 -Dx h =108 x108). Cân kỹ thuật, tủ sấy. Thước lá kim loại và Sàng #5mm 15
16. Cân ống đong, m1 Đổ cát từ độ cao 10 cm vào ống đong cho đến khi tạo hình chĩp trên miệng ống, dùng thước Kim loại gạt phẳng. Cân ống + cát, m2 m – m g = 2 1 (1.5) V Tiến hành hai lần lấy trung bình cộng. 16
17. Độ rỗng –độ đặc r X =1- v 100% (1.6) 0 r 1000 Trong đĩ: 3 v : KLTT xốp, kG/m . : KLR , g/cm3 17
18. III. ĐỘ ẨM – ĐỘ HÚT NƯỚC CỦA VẬT LIỆU Là đại lượng đánh giá lượng nước cĩ thật trong vật liệu, tại một thời điểm nào đĩ. CƠNG THỨC TÍNH: m - m W = u k ( 100%) (1.7) mk Trong đĩ: mk – Khối lượng mẫu vật liệu ở trạng thái khơ (g). mu – Khối lượng mẫu vật liệu ở trạng thái ướtâ (g). 18
19. A. CÁT XÂY DỰNG – XÁC ĐỊNH ĐỘ HÚT ẨM Lấy > 0.5kg cát sau khi sàng qua sàng cĩ đường kính lỗ 5mm. Khay chứa cát. Cân cĩ độ chính xác 0.1g và tủ sấy Đổ mẫu thử vào khay, (m1) . Sấy khơ đến KL khơng đổi. Cân khay ( m2). 19
20. Tiến hành hai lần lấy trung bình cộng 20
21. B. GẠCH XÂY – XÁC ĐỊNH ĐỘ HÚT NƯỚC Lấy 5 viên gạch - dùng bàn chải quét sạch mẫu thử và sấy khơ đến KL khơng đổi. Để nguội đến nhiệt độ phịng. 21
22. Cân mẫu sau khi sấy, m1 Cho mẩu ngâm nước ở nhiệt độ phịng Ngâm trong 48 giờ, theo chiều thẳng đứng Cân mẫu sau khi ngâm, m2 m – m W = 2 1 (1.8) m1 Tiến hành trên 5 mẫu thử lấy trung bình cộng. 22
23. I. XÁC ĐỊNH ĐỘ DẺO TIÊU CHUẨN II. XÁC ĐỊNH LƯỢNG NƯỚC TIÊU CHUẨN III. THỜI GIAN ĐƠNG KẾT. 23
24. I. XÁC ĐỊNH ĐỘ DẺO TIÊU CHUẨN Hồ xi măng đảm bảo độ cắm sâu của kim Vi ca (kim lớn) cắm sâu từ 36+/-1mm > Hồ cĩ độ dẻo tiêu chuẩn. Cân cĩ độ chính xác 0.1g. Ống đong, cĩ vạch chia. Máy trộn Dụng cụ Vicat Đồng hồ 24
25. Mơ tả Dụng cụ Vicat Cĩ hai kim: Kim to (10 +/-0.05). Kim nhỏ (1.13+/-0.05). Khối lượng phần chuyển động: 300g. Vành khâu: Làm bằng cao su rắn, dạng hình nĩn cụt, cao 40mm+/-0.2mm. Đường kính trong ở đáy 80mm và đỉnh 70mm (+/-5mm). Vành khâu phải đủ cứng và đặt lên tấm đế bằng thép. 25
26. Trộn Hồ Xi Măng Cân 500g XM + 125ml nước; đổ vào cối trộn (nước đổ trước sau đĩ đổ từ từ XM vào cối trộn). Thời gian đổ khơng ít hơn 5sec và khơng nhiều hơn 10sec. Lấy thời điểm kết thúc là thời điểm ‘0’. Khởi động ngay máy trộn với tốc độ thấp trong 90sec. Dừng máy để vét hồ xung quanh trong 15sec. và trộn tiếp trong 90sec. Đổ vào vành khâu Bơi trên tấm kính một lớp dầu. Đổ đầy vào khâu, khơng nén, rung quá mạnh. Gạt phẳng vành khâu. 26
27. Thử Độ Lún Hạ kim to vào chạm tấm đế, chỉnh kim chỉ vạch số khơng. Chuyển khâu và tấm đế vào dụng cụ Vica. Hạ kim từ từ sao cho vừa chạm vào mặt vành khâu. Thời điểm thả kim to ở phút thứ 4, tính từ thời điểm ‘0’. Đọc độ lún sau 30sec hoặc lúc kim ngừng lún. Ghi lại số đọc, trị số đọc biểu thị khoảng cách giữa đầu kim to với tấm đế. Đồng thời ghi lại lượng nước (tính theo % khối lượng XM). Lau kim sau mỗi lần thử. 27
28. Thử Độ Lún Nếu khoảng cách giữa kim to và tấm đế là 6mm +/-1 thì vữa đạt độ dẽo tiêu chuẩn, nếu cưa đạt thì ta lặp lại phép thử từ đầu với lượng nước mỗi lần điều chỉ là .05% cho đến khi đạt được giá trị quy định. II. XÁC ĐỊNH LƯỢNG NƯỚC TIÊU CHUẨN Lượng nước tiêu chuẩn : là lượng nước để tạo hồ cĩ độ dẻo tiêu chuẩn 28
29. III. XÁC ĐỊNH THỜI GIAN ĐƠNG KẾT Thời gian bắt đầu ninh kết: Là khoảng thời gian bắt đầu nhào trộn với nước đến khi kim Vi-ca cắm sâu 36+/-1mm (vữa xi măng bắt đầu mất tính dẻo) Thời gian ninh kết xong: Là khoảng thời gian bắt đầu nhào trộn với nước đến khi kim Vi-ca cắm sâu 0.5 mm(vữa xi măng hồn tồn mất tính dẻo). Cân có độ chính xác 0.1g Máy trộn + Đồng hồ Ống đong, có vạch chia. Dụng cụ Vicat 29
30. Thử thời gian bắt đầu đơng kết (Sử dụng kim nhỏ) HạCách vận hành dụng cụ Vica như TN trên. Ghi lại các số đọc trên thang số, số đọc biểu thị khoảng cách giữa đầu kim to với tấm đế. Đồng thời ghi lại thời gian tính từ điểm ‘khơng’. Lặp lại phép thử trên cùng một mẫu với các vị trí khác nhau (khơng nhỏ hơn 10mm kể từ rìa hoặc từ lần trước đến lần sau. TN lặp lại với các khoảng thời gian cách nhau (10phút). Hồ XM được gọi là đơng kết khi kim cách đáy khâu 4mm+/-1. Ghi lại thời gian tính từ điểm ‘0’. 30
31. Xác định thời gian kết thúc đơng kết. Lật úp khâu lên tấm đế của nĩ. Lắp kim nhỏ và tiến hành như trên, nhưng khoảng thời gian lâu hơn (30phút). Ghi lại thời gian đo (chính xác đến 15phút), tính từ điểm ‘0’. Thời gian kết thúc đơng kết khi kim chỉ lún 0.5mm . 31
32. I. XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HẠT II. XÁC ĐỊNH MƠ-ĐUN ĐỘ LỚN 32
33. I. XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HẠT Thành phần hạt là gi? Xác định thành phần hạt là gì ? CƠNG THỨC TÍNH: M a = i ( 100%) i M Trong đĩ: Mi – Khối lượng sĩt lại trên sàn thứ i (g). M – Khối lượng mẫu vật liệu (g). 33
34. Thành phần hạt là hàm lượng các cở hạt cĩ độ lớn khác nhau trong đất, được biểu diển bằng tỉ lệ % so với tổng khối lượng đất khơ (?) đêm phân tích thành phần hạt Xác định thành phần hạt là phân chia đất thành từng nhĩm các cở hạt gần nhau về độ lớn và xác định hàm lượng phần trăm của chúng. 34
35. Cân kỹ thuật + Tủ sấy Bộ lưới sàng cĩ kích thước mắt sàng: 10, 5, 2.5, 1.25, 0.63, 0.315, 0.14mm. 35
36.  Bộ rây cĩ nắp và đáy  Máy sàng 36
37. Lấy 2kg cát, sấy khơ 105 -110C đến khối lượng khơng đổi. Sàng qua sàng cĩ kích thước mắt sàng 10 & 5mm. Cân khối lượng cịn lại trên sàng (M10 và M5). Tính tỷ lệ phần trăm lượng hạt sỏi chứa trong cát cĩ cỡ hạt 5 -10mm (S5) và lớn hơn 10mm (S10): M M S = 10 100 S = 5 100 10 M 5 M M10(g): Khối lượng sỏi cịn lại trên sàng 10mm M5- khối lượng sỏi cịn lại trên sàng #5mm. M –Khối lượng mẫu (g). 37
38. Lấy 1000g cát dưới sàng cĩ kích thước 5mm để xác định thành phần hạt khơng cĩ sỏi. Sàng mẫu thử đã được chuẩn bị ở trên qua bộ sàng. Cĩ thể sàng bằng tay hoặc bằng máy. Thời gian được xác định bằng cách đặt tờ giấy xuống dưới mỗi lưới sàn, rồi sàng đều. Nếu khơng cĩ cát lọt qua sàng thì khơng sàng nữa. Cân lượng cát cịn lại trên mỗi sàng, chính xác đến 1%; 38
39. Lượng sĩt riêng (ai) trên sàng cĩ mắt (i) được tính bằng %, theo cơng thức: M a = i ( 100%) i M Trong đĩ: Mi – Khối lượng sĩt lại trên sàn thứ i (g). M – Khối lượng mẫu vật liệu (g). Lượng sĩt tích lũy (Ai) trên sàng cĩ kích thước i là tổng lượng sĩt trên sàng cĩ kích thước mắt sàng lớn hơn nĩ và phần sĩt trên nĩ. Lượng sĩt tích lũy bằng (%) theo cơng thức: Ai = a2.5 + a1.25 + + ai 39
40. Mơ- Đun Độ Lớn • Mơ-đun độ lớn của cát (M), tính theo cơng thức A + A + A + A + A M = 2.5 1.25 0.63 0.315 0.14 100 Kết quả xác định thành phần hạt được ghi vào bảng sau, và vẽ lên biểu đồ: Kích thước mắt sàng, mm Lượng Phần cịn lại trên cát qua sàng (%) 2.5 1.25 0.63 0.315 0.14 sàng 0.14mm Lượng sĩt riêng, ai Lượng sĩt tích lũy, Ai 40
41. Kết Quả Biểu đồ thành phần hạt: 0.14 0.315 Kích0.63 thước mắt sàng1.25 2.5 5 0 20 40 60 Phần cịn lại lại trên sàngcịn Phần 80 100 41
42. I. PHƯƠNG PHÁP THỬ ĐỘ SỤT. II. LẤY MẪU - CHẾ TẠO VÀ BẢO DƯỠNG MẪU III. XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ NÉN. 42
43. I. PHƯƠNG PHÁP THỬ ĐỘ SỤT (TCVN 3106-1993) Độ dẻo của hỗn hợp bê tơng mới trộn là chỉ tiêu kỹ thuật biểu thị khả năng biến dạng dẻo của hổn hợp bê tơng và được biểu thị bằng hai đại lượng tùy theo trang thái của h2 bê tơng khi xác định độ dẻo:Độ dẻo tỉnh hay độ dẻo động. Cone thử độ sụt (mơ tả). Thanh thép trịn trơn (16), dài 600mm. Phễu đổ hỗn hợp. Thước lá, bằng kim loại 43
44. Phương pháp lấy mẫu hổn hợp Bê tơng Đặt cone lên nền ẩm, cứng, phẳng. Đứng lên gối đặt chân để giữ cone cố định trong quá trình đầm và đầm hổn hợp bê tơng. Đổ hỗn hợp bê tơng vào cone thành 3 lớp. Dùng thanh thép chọc đều trên tồn bề mặt từ xung quanh vào giữa. Mỗi lớp chọc 25 lần (cone N1). Lớp thứ nhất chọc hết chiều cao lớp vữa, lớp hai và ba xuyên vào lớp trước 2- 3cm. Nhấc cone trong thời gian 5 -10sec. Đặt cone sang cạnh và đo độ sụt (khoảng cách giữa miệng cone và đỉnh của khối tạo hình. 44
45. II. LẤY MẪU - CHẾ TẠO VÀ BẢO DƯỠNG Hỗn hợp bê tơng nặng là hỗn hợp được nhào trộn đồng nhất theo một tỷ lệ hợp lý của các vật liệu. Bao gồm: chất kết dính, nước, cốt liệu lớn, cốt liệu nhỏ và phụ gia (nếu cĩ). Cân kỹ thuật Ống đong, cĩ vạch chia. Máy trộn – Máy rung Bộ khuơn mẫu - Chày đầm 45
46. Phương pháp lấy mẫu hổn hợp Bê tơng Lấy tại hiện trường hoặc chuẩn bị tại phịng TN Mẫu cần lấy gấp 1.5 lần tổng thể tích các viên mẫu, khơng ít hơn 20lít. Thời gian lấy mẫu khơng quá 15 phút. Phương pháp đúc mẫu Bê tơng Khi hỗn hợp cĩ độ sụt dưới 10cm: đổ hỗn hợp bê tơng thành một lớp (chiều cao mẫu dưới 150mm). Khi hỗn hợp bê tơng cĩ độ sụt lớn hơn 10, đổ thành hai lớp. Sau đĩ dùng thanh thép trịn, chọc đều từng lớp 46
47. Phương pháp đúc mẫu Bê tơng Khi hỗn hợp cĩ độ sụt dưới 10cm: đổ hỗn hợp bê tơng thành một lớp (chiều cao mẫu dưới 150mm). Khi hỗn hợp bê tơng cĩ độ sụt lớn hơn 10, đổ thành hai lớp. Sau đĩ dùng thanh thép trịn, chọc đều từng lớp. Đặt mẫu lên bàn rung và rung cho tới khi thốt hết bọt khí và hồ xi măng nổi đều. Dùng bay gạt phẳng mẫu. Các viên mẫu đúc trong khuơn, sau khi đầm được làm phẳng mặt như sau: trộn hồ xi măng đặc (N/X = 0.32-0.36). Sau khoảng 2-4 giờ, chờ cho mẫu se, phủ lớp hồ mỏng tới mức tối đa và dùng tấm thép phẳng là phẳng mặt mẫu. 47
48. Bảo dưỡng mẫu Bê tơng Mẫu kiểm tra Mac thiết kế cấp phối bê tơng, được phủ ẩm trong khuơn ở nhiệt độ phịng. Sau đĩ lấy ra bảo dưỡng trong phịng dưỡng hộ. Thời hạn giữ mẫu trong khuơn 16 -24 giờ. Các mẫu phải ghi kí hiệu ở mặt khơng chịu tải. 48
49. III. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ NÉN BÊ TƠNG (TCVN 3118-1993) Cường độ chịu nén của đá bê tơng sau khi rắn chắc được xác định bằng phương pháp thử phá họai trên mẫu thí nghiệm trong các điều kiện tiêu chuẩn về kích thước mẫu, hình dáng mẫu, phương pháp đúc mẫ, điều kiện bảo dưỡng và tuổi mẫu. Máy nén mẫu. Thước lá, bằng kim loại 49
50. Chuẩn bị mẫu Bê tơng Ba viên (một tổ mẫu). Mẫu phải được bảo đưỡng theo TCVN 3105 -1993. Kích thước mẫu, 150 x 150x 150 Trình tự ép mẫu Bê tơng Xác định diện tích chịu lực của mẫu (đo chiều dài các cặp cạnh song song của hai mặt chịu nén vuơng gĩc với nhau từng đơi một –diện tích chịu nén là diện tích trung bình của hai mặt). Xác định tải trọng phá hoại mẫu: chọn thang lực của máy, sao cho tải phá hoại mẫu từ 20 -80% tải trọng cực đại. 50
51. Trình tự ép mẫu Bê tơng Đặt mẫu vào máy nén, sao cho mặt chịu nén nằm đúng tâm của thớt. Hạ pittơng từ từ sao cho mặt thớt trên chạm nhẹ vào mẫu. Tăng tải 4-6daN/cm2/sec, cho đến khi phá hoại mẫu. Đọc kết quả. Cường độ nén từng viên mẫu (R): P Trong đĩ: R = a P – Tải trọng phá hoại mẫu. F F –diện tích chịu nén; và -hệ số tính đổi (=1) 51