Thí nghiệm chuyên ngành vật liệu xây dựng

Bài 1: xác định khối lượng riêng, khối lượng thể tích Mục đích TN Dụng cụ TN Trình tự TN Kết quả TNBài 2: Xác định lượng nước tiêu chuẩn của xi măngBài 3: xác định thành phần hạt của cốt liệu dùng cho bê tôngBài 4: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ NX đến độ dẻo của hỗn hợp bê tông và cường độ bê tôngBài 5: Khảo sát ảnh hưởng lượng phụ gia đến độ dẻo của hỗn hợp bê tông và cường độ bê tông

BÀI 1.XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG, KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCHI.MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

Khối lượng thể tích là khối lượng của một đơn vị thể tích vật liệu ở trạng thái tự nhiên

Khối lượng riêng là khối lượng của một đơn vị thể tích vật liệu ở trạng thái hoàn toàn đặc

m: khối lượng mẫu thí ngiệm ở trạng thái hoàn toàn khô (g)

Va: thể tích đặc tuyệt đối của mẫu thí nghiệm (cm3)

Vo: thể tích tự nhiên của mẫu thí nghiệm (cm3)

1.Ý nghĩa thí nghiệm xác định khối lượng thể tích

o Tính độ đặc, độ rỗng của vật liệu

o Phân loại vật liệu cùng loại

o Tính cấp phối bê tông

2 Ý nghĩa thí nghiệm xác định khối lượng riêng

o Vật liệu càng ẩm, γo càng cao

o Biết γo có thể dự đoán được cường độ, khả năng dẫn nhiệt của vật liệu

o Tính độ đặc, độ rỗng, trọng lượng bản thân kết cấu

o Chọn phương tiện vận chuyển

o Tính cấp phối bê tông

o Phễu và đũa thủy tinh

o Vật liệu phụ: dầu hỏa, giấy thấm

Hình 1.cân kỹ thuật và bình lechatelier 1.2.Cát

o Cân kỹ thuật độ chính xác 0.1 g

o Bình khối lượng riêng có vạch chuẩn

o Phễu và đũa thủy tinh

2.Khối lượng thể tích xi măng, cát, đá

Lấy bình ra khỏi chậu nước xoay qua lại 10 phút cho bọt khí trong xi măng thoát ra ngoài, rồiđặt bình vào chậu nước 10 phút cho nhiệt độ của bình bằng nhiệt độ của nước

Khối lượng riêng của xi măng được tính bằng trị số trung bình cộng của kết quả hai lần thử

1.2.Cát (TCVN 7572 – 4: 2006)

Cân 500 g cát có đường kính từ 0.14 ÷ 0.5 mm Dùng biện pháp rửa để loại bỏ những hạt dưới 0.14 mm Dùng sàng có đường kính mắt sàng là 5 mm để loại bỏ những hạt lớn hơn 5 mm.Dùng cân xác định khối lượng của bình (m1)

Cho 500 g cát vào bình khối lượng riêng, đem cân xác định khối lượng (m2)

Sau đó cho nước nào đến 2/3 thể tích bình, xoay nhẹ cho bọt khí thoát ra ngoài hết, tiếp tục cho nước đến vạch chuẩn, đem cân được khối lượng (m3)

Đổ cát và nước ra, rửa sạch bình, rồi cho nước đến vạch chuẩn, cân khối lượng được (m4)Khối lượng riêng của cát được xác định theo:

2.Xác định khối lượng thể tích (TCVN 7572 – 6: 2006)

Thùng có thể tích Vo (cm3) Cân khối lượng của thùng m1 (g)

Cho vật liệu (xi măng, cát, đá) vào thùng ở chiều cao 10 cm cách miệng thùng, dùng dao gạt

từ giữa sang 2 bên Sau đó đem cân khối lượng m2 (g)

Khối lượng thể tích của (xi măng, cát, đá) được xác định như sau:

IV.KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

1.Khối lượng riêng của xi măng

• m = 65 (g)

• Thí nghiệm lần 1: V1 =20.9 (ml) = 20.9 (cm3)

• Thí nghiệm lần 2: V2 = 21.9 (ml) = 21.9 (cm3)

2.Khối lượng riêng của cát

BÀI 2 XÁC ĐỊNH LƯỢNG NƯỚC TIÊU CHUẨN CỦA XI MĂNG

THỜI GIAN ĐÔNG KẾT VÀ MÁC CỦA XI MĂNGI.MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

Lượng nước tiêu chuẩn là lượng nước tính bằng phần trăm khối lượng xi măng, đảm bảo chế tạo hồ xi măng đạt độ dẻo tiêu chuản

Mác xi măng là cường độ chịu nén (Rn) của xi măng với kích thước mẫu 4x4x16 cm, dưỡng

hộ 28 ngày với điều kiện tiêu chuẩn t =20oC, w > 95 %

Lượng nước tiêu chuẩn là khác nhau đối với mỗi loại xi măng, xi măng để lâu bị vón cục lượng nước tiêu chuẩn cũng thay đổi độ dẻo tiêu chuẩn là một chỉ tiêu cần thiết để xác định thời đông đặc của xi măng nhằm xác định thời gian thi công thích hợp

Mác xi măng cũng là chỉ tiêu cần thiết khi tính thành phần cấp phối bê tông và vữa Do đó cần phải thí nghiệm xác định lượng nước tiêu chuẩn và mác xi măng

II.DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM

1.Lượng nước tiêu chuẩn

o Dụng cụ vica độ chính xác 1mm, vành khâu vica dạng nón cụt, sâu 40 ÷ 0.2 mm

o Cân kỹ thuật độ chính xác 0.1 g, máy trộn

o Ống đong hình trụ, ống buret có khả năng đo thể tích chính xác đến 1 %

1-Thanh chạy 5- Thước chia độ2-Lỗ trượt 6- Kim vica3- Vít điều chỉnh 7- Khâu hình côn

Hình 6.Cánh trộn của máy trộn và dụng cụ khác

III.TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM

1.Xác định lượng nước tiêu chuẩn (TCVN 6017 : 1995)

Cân 500 g xi măng, cân một lượng nước là 125 g (25 % khối lượng của xi măng) rồi đổ vào cối trộn, hoặc dùng ống đong có vạch chia hay buret để đo lượng nước đổ vào cối trộn

Đầu tiên cho nước vào cối trộn, sau đó cho xi măng vào một cách cẩn thận để tránh thất thoátnước hoặc xi măng ra ngoài Thời gian đổ từ 5 ÷ 10 giây Lấy thời điểm kết thúc đổ xi măng là thời điểm 0, khởi động máy trộn, cho máy chạy với tốc độ thấp trong 90 giây

Sau 90 giây, dừng máy trộn 15 giây để vét gọn hồ ở xung quanh cối vào vùng trộn của máy Khởi động máy, cho máy chạy ở tốc độ thấp trong 90 giây Tổng thời gian chạy máy trộn là 3 phút

Sau khi trộn xong, đổ ngay hồ vào khâu đã được đặt trên tấm đế phẳng bằng thủy tinh Đổ đầy hơn khâu mà không nén hay rung quá mạnh Dùng dụng cụ gạt hồ thừa sao cho hồ đầy ngang khâu và bề mặt phải phẳng trơn

Gắn kim to vào dụng cụ vica, hạ kim cho chạm tấm đế và chỉnh kim về chỉ số 0 trên thang chia vạch Nhấc kim to lên vị trí chận bị vận hành

Sau khi gạt phẳng mặt hồ, chuyển khâu và tấm đế sang dụng cụ vica tại vị trí đúng tâm rơi của kim Hạ kim từ từ cho đến khi nó tiếp xúc với mặt hồ Giữ kim ở vị trí này từ 1 ÷ 2 giây để tránh tốc độ ban đầu, sau đó thả nhanh để kim lún thẳng đứng vào trung tâm hồ

Đọc số trên thang vạch khi kim ngừng lún hoặc đọc tại thời điểm 30 giây sau khi thả kim Ghi lại số đọc trên vạch, đồng thời ghi lại lượng nước của hồ tính theo phần trăm khối lượng xi măng Làm sạch kim ngay sau mỗi lần thử

Lặp lại thí nghiệm với hồ có lượng nước khác nhau (lấy chính xác đến 0.5 %) cho tời khi đạt được một khoảng cách giữa kim với tấm đế là 6 ± 1 mm

2.Xác định thời gian đông kết (TCVN 6017 : 1995)

Dụng cụ vica để xác định thời gian bắt đầu và kết thúc đông kết, tháo kim to và lắp kim nhỏ vào Kim này được làm bằng thép, hình trụ, chiều dài hữu ích 50 ± 1 mm và đường kính 1.13 ± 0.05 mm Nhiệt độ trong phòng thí nghiệm là 27 ± 2oC, độ ẩm w > 90 %

Thời gian bắt đầu đông kết là thời gian tính từ lúc trộn xi măng với nước cho đến khi hồ xi măng mất tính dẻo, thời gian bắt đầu đông kết > 45 phút

Thời gian kết thúc đông kết là thời gian từ lúc trộn xi măng với nước cho đến khi hồ xi măng mất hoàn toàn tính dẻo, thời gian kết thúc đông kết <10 giờ

2.1.Xác định thời gian bắt đầu đông kết

Trước khi thử cần hiệu chỉnh dụng cụ vica đã được gắn kim nhỏ, bằng cách hạ thấp kim chỏ cho chạm tấm đế và chỉnh kim chỉ về số 0 trên thanh vạch, nâng kim lên vị trí chuẩn vị vận hành

Hồ sau khi được trộn, cho vào khâu ở dưới vị trí của kim Hạ kim từ từ cho đến khi chạm vào

hồ, giữ nguyên vị trí này trong vòng 1 – 2 giây đẻ tránh vận tốc ban đầu Sau đó thả nhanh bộ phận chuyển động để nó lún sâu vào trong hồ Đọc giá trị khi kim không còn chuyển động hoặc đọc vào lúc sau 30 giây thả kim

Ghi lại giá trị trên thang số (trị số này biểu thị khoảng cách từ đầu kim đến tấm đế) và thời gian tính từ điểm 0 Lặp lại phép thử trên cùng 1 mẫu tại những vị trí cách nhau thích hợp Thí nghiệm được lặp lại sau những khoảng thời gian thích hợp (cách nhau 10 phút) Lau sạch kim vica ngay sau mỗi lần thả kim Ghi lại thời gian tính từ điểm 0 đến khi khoảng cách giữa kim và

đế đạt 4 ± 1 mm, và lấy đó làm thời gian bắt đầu đông kết, lấy chính xác đến 5 phút

2.2.Xác định thời gian kết thúc đông kết

Lật úp khâu đã sử dụng ở thí nghiệm 2.1 lên trên tấm đế của nó sao cho việc thử kết thúc đông kết được tiến hành ngay trên mặt của mẫu mà lúc đầu tiếp xúc với tấm đế

Áp dụng quá trình thí nghiệm 2.1, khoảng thời gian giữa các lần thả kim được tăng lên (30 phút)

Ghi lại thời gian đo, chính xác đến 15 phút, từ điểm 0 đến lúc kim chỉ lún 0.5 mm vào mẫu

và xem đó là thời gian kết thúc đông kết của xi măng

Tiến hành đúc mẫu ngay sau khi chuẩn bị vữa xong, khuôn trước khi sử dụng được làm sạch

và quét một lớp dầu Dùng bay cho vữa vào khuôn thành 2 lớp, lớp thứ 1 cho vào khoảng hơn ½ chiều cao của khuôn, khuôn được kẹp chặt vào bàn dằn, sau đó lèn chặt lớp nữa bằng cách dằn

60 cái Đổ thêm lớp thứ 2, dùng bay dàn đều mặt vữa rồi lèn lớp này bằng cách dằn thêm 60 cái.Lấy khuôn ra khỏi bàn dằn, ghi nhãn mác và đánh dấu khuôn để nhận biết mẫu

Mẫu được tháo khuôn sau 24h, sau đó được ngâm trong bể chứa nước 27 ngày đêm, ở nhiệt

độ to = 27 ± 2oC, w > 90 %, mực nước trong bể không được thay đổi và trong thời gian ngâm mẫu không được phép thay hết nước

Sau khi được dưỡng hộ trong bể nước, đem mẫu đi nén để xác định Rn Đặt mặt bên của mẩuvào chính giữa các tấm ép với sai lệch không quá ± 0.5 mm Tăng tải trọng từ từ với tốc độ 2400

± 200 N/s trong suốt quá trình cho đến khi mẫu bị phá hoại nếu điều chỉnh tải trọng bằng tay thì cần điều chỉnh để chống lại khuynh hướng giảm tốc độ tăng tải khi gần tới tải trong phá hủy

IV.KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

1.Lượng nước tiêu chuẩn

Khối lượng

xi măng (g) Lần thí nghiệm

Lượng nước(%)

Lượng nước(ml)

Kim vica cáchtấm đế (mm)

Lượng nước tiêu chuẩn là 28 % (140 ml), tương ứng kim vica cách tấm đế là 7 mm

2.Thời gian đông kết

• Thời gian bắt đầu đông kết:

• Thời gian kết thúc đông kết:

3.Xác định mác xi măng

mx = 450 (g), mc = 1350 (g), mH2O = 225 (g),

• Đem 6 mẫu xi măng đi nén có Ri (kg/cm2), lấy giá trị trung bình của 6 mẫu,

• So sánh Ri với , nếu Ri sai khác vượt quá 10 % (lớn hơn hoặc nhỏ hơn) thì loại.

• Tính lại giá trị trung bình sau khi loại bỏ mẫu không đạt yêu cầu, ta được

• So sánh Ri với , nếu nếu Ri sai khác vượt quá 10 % thì loại bỏ mẫu thí nghiệm

Ri

(kg/cm2) m(kg/c2)

Sai số(%)

Sosánh (kg/c

m2)

Sai số(%) sánhSo

Hình 8.Mẫu xi măng trước khi nén và sau khi nén

V.KẾT LUẬN

BÀI 3 XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HẠT CỦA CỐT LIỆU (CLN, CLL)

DÙNG CHO BÊ TÔNGI.MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

Thí nghiệm ray sàng nhằm kiểm tra cấp phối hạt của cốt liệu có hợp lý hay không để chế tạo

bê tông Nếu cấp phối hạt hợp lý thì độ rỗng sẽ nhỏ, lượng dùng xi măng sẽ ít, cường độ bê tông

sẽ cao

II.DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM

Cân kỹ thuật độ chính xác 0.1 g (dùng cho cát) và 1 g (dùng cho đá)

Bộ sàng tiêu chuẩn có kích thước mắt sàng:

o Đối với cát: 5 – 2.5 – 1.25 – 0.63 – 0.315 – 0.14 mm

o Đối với đá: 32 – 25 – 20 – 12.5 – 10 – 5 mm

Cân lượng sót trên từng sàng.

2.Cốt liệu lớn

Cân 10 kg đá, sau đó dần cốt liệu vào sàng trên cùng và tiến hành sàng Chú ý chiều dày lớp vật liệu đổ vào mỗi sàng không được vượt quá kích thước của hạt lớn nhất trong sàng Có thể sàng bằng tay hoặc bằng máy Khi sàng bằng tay thì thởi điểm dừng sàng là khi sàng trong vòng

Cân lượng sót trên từng sàng.

IV.KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

Dmin = 5 mm

• Phạm vi cho phép của cốt liệu lớn:

Cỡ sàng tiêu chuẩn (mm) Dmin 0.5(Dmax + Dmin) Dmax 1.25Dmax

Ai (%) 90 ÷ 100 40 ÷ 70 0 ÷ 10 0

• Đường cong cấp phối hạt:

100 90 80 70 60

50 40

30 20

10 0

V.KẾT LUẬN

BÀI 4.KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ LỆ N/X ĐẾN ĐỘ DẺO CỦA

HỖN HỢP BÊ TÔNG VÀ CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG

I.MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

Xác định được độ lưu động và cường độ Rn của bê tông

Đường kính cở sàng (mm)

Độ lưu động là tính chất quan trọng của hỗn hợp bê tông, nó đánh giá khả năng dễ chảy của hỗn hợp bê tông dưới tác dụng của trọng lượng bản thân hay rung động.

Độ lưu động được xác định bằng độ sụt (SN) Xác định độ sụt nhằm đánh giá tính dẻo của hỗn hợp bê tông

Mác bê tông là giá trị giới hạn cường độ chịu nén trung bình của các mẫu thí nghiệm hình lậpphương cạnh 15 cm được chế tạo và bảo dưỡng 28 ngày trong điều kiện tiêu chuẩn to = 27 ± 2oC,

w > 90 %

Mác bê tông là chỉ tiêu quan trọng dung để thiết kế cấp phối bê tông

II.DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM

o Côn thử độ sụt hình nón cụt

o Que đầm bằng thép tròn trơn đường kính 16 mm, dài 600 mm

o Phểu đổ hỗn hợp bê tông

o Thước lá bằng kim loại, độ chính xác 0.5 cm

o Khay trộn vật liệu, búa nhỏ, bay

o Bộ khuôn 3 ngăn kích thước 15x15x15 cm

o Máy nén mẫu

Hình10.Côn thử độ sụt, (1) tay cầm, (2) thành khuôn, (3) gối đặt chân, (4) đường hàn

Hình 11.Máy trộn và dụng cụ khác

III.TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM

1.Xác định độ sụt của hỗn hợp bê tông (TCVN 3106:1993)

Côn tiêu chuẩn được lau ẩm bằng khăn ướt, tẩy sạch bê tông cũ, được đặt lên nền phẳng, cứng ẩm, không thấm nước

Dùng tay giữ 2 tay cầm, đứng lên gối dặt chân để giữ cho côn cố định trong cả quá trình đổ

và đầm hỗn hợp bê tông trong côn

Đổ hỗn hợp bê tông qua phểu vào côn làm 3 lớp, mỗi lớp chiếm khoảng 1/3 chiều cao của côn Sau khi đổ từng lớp dùng thanh thép tròn đầm đều trên toàn mặt hỗn hợp bê tông từ xung quanh vào giữa, mỗi lớp đầm 25 cái

Sau khi đầm xong lớp thứ 3, nhấc phểu ra, lấy bay gạt phẳng miệng côn và dọn sạch xung quanh đáy côn Dùng tay ghì chặt côn xuống nền rồi thả chân khỏi gối đặt chân Từ từ nhấc côn thẳng đứng trong khoảng thời gian 5 ÷ 10 giây

Đặt côn sang bên cạnh khối hỗn hợp bê tông vừa tạo hình và đo chệnh lệch chiều cao giữa miệng côn với điểm cao nhất của khối hỗn hợp bê tông

Thời gian thử tính từ lúc bắt đầu đổ hỗn hợp bê tông vào côn cho tới thời điểm nhấc côn khỏikhối hỗn hợp phải được tiến hành không ngắt quảng và khống chế không quá 150 giây

2.Xác định cường độ bê tông (TCVN 3118:1993)

Khuôn được làm sạch, bôi một lớp dầu vào bên trong mặt của khuôn

Cho hỗn hợp bê tông vào khuôn thành 2 lớp, mỗi lớp dầm 25 cái trên toàn bộ diện tích mặt khuôn

Dùng búa gõ nhẹ xung quanh thành khuôn cho nước xi măng chảy đều tránh rỗ mặt khi tháo khuôn

Dùng bay xoa phẳng mặt khuôn, ghi ký hiệu và đem dưỡng hộ

Sau khi dưỡng hộ 1 ngày trong khuôn, tháo mẫu ra ngâm trong nước 27 ngày.

Đem mẫu dưỡng hộ đẵ đủ ngày thí nghiệm nén, mặt chịu nén là mặt tiếp xúc với thành khuôn

Đo chính xác tới 1mm các cặp cạnh song song của 2 mặt chịu nén, xác định diện tích 2 mặt chịu nén trên và dưới theo các giá trị trung bình của các cặp cạnh Diện tích chịu lực nén chính làgiá trị trung bình của 2 mặt

Đặt mẫu vào máy nén sao cho một mặt chịu nén đã chọn nằm đúng tâm của máy Vận hành máy cho mặt trên của mâu tiếp xúc với thớt trên của máy, sau đó tăng tải lien tục với vận tốc không đổi 6 ± 4 daN/cm2 trong 1 giây cho tới khi mẫu bị phá hoại

IV.TÍNH TOÁN CẤP PHỐI THEO BOLOMEY – SKRAMTAEV

γa (g/cm3) γo(g/cm3) - Mác X được xác định

bằng phương pháp dẻo

- Nguyên vật liệu chất lượng trung bình

Xi măng (Rn = 43.7 Mpa) 3.1 1.1

Đá (Dmax = 32 mm) 2.7 1.38

Cát (Mdl = 2.13) 2.67 1.4

1.Tính sơ bộ lượng dùng nước cho 1 m 3 bê tông.

Với độ sụt SN = 6 ÷8 (cm), Dmax = 32 (mm) và Mdl = 2.13 tra đồ thị ta được lượng nước dùng cho 1m3 bê tông: N = 201(lít/m3)

2.Xác định tỷ lệ N/X

Công thức tính cấp phối bê tông của Bolomey – Skramtaev:

Trong đó:

(đối với bê tông thường)

Rb: Mác bê tông yêu cầu, Rb = 300 (daN/cm2)

Rx: Mác xi măng, Rx = 437 (daN/cm2)

X: lượng xi măng dùng cho 1 m3 bê tông

A: hệ số phụ thuộc vào chất lượng cốt liệu và phương pháp xác định xi măng Với cốt liệu chất lượng trung bình, mác xi măng được xác định theo phương pháp dẻo, tra bảng ta có A = 0.55

kd: hệ số hồ xi măng lấp đầy cốt liệu lớn, tra bảng dựa vào Vh, kd = 1.4

4.Xác định lượng cát dùng cho 1 m 3 bê tông.

Áp dụng công thức:

Biểu diễn tỉ lệ cấp phối theo lượng xi măng:

Kiểm tra thành phần vật liệu cho 1 m3 bê tông theo đẳng thức:

Hệ số sản lượng β (thông thường β = 0.55 ÷ 0.75)

V.KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

1.Thí nghiệm lần thứ 1

Nguyên liệu sử dụng 1m3 bê tông 0.012 m3 bt

Xi măng (kg) 351.4 4.22Cát (kg) 689.23 8.27

Đá (kg) 1154.27 13.85Nước (kg) 201 2.41+) Mẫu thí nghiệm hình lập phương, có diện tích S = 15 x 15 = 225 (cm2)

+) Độ sụt thí nghiệm 11.5 cm

+) Cường độ nén: dưỡng hộ mẫu thí nghiệm trong 7 ngày, sau đó đem nén xác định cường

độ, tính toán cường độ nén ở tuổi 28 ngày theo công thức: