Báo cáo thí nghiệm chuyên môn

Mục đích thí nghiệm:- Dựa vào hai số đo của phương pháp không phá hoại là vận tốc xuyên V của siêu âm và độ cứng bề mặt của bê tông qua trị số n đo được trên súng thử bê tông loại bật nẩ

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHUYÊN MÔN

Giáo viên hướng dẫn: Lương Văn An

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thanh Bình

Mã sinh viên : 1100867

Lớp : Cầu Đường Bộ B- K52 Nhóm : 1

Hà Nội-2015

BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

1 Mục đích thí nghiệm:

- Dựa vào hai số đo của phương pháp không phá hoại là vận tốc xuyên (V) của siêu

âm và độ cứng bề mặt của bê tông qua trị số (n) đo được trên súng thử bê tông loại bật nẩy (quan hệ R-V, n) để xác đinh được cường độ chịu nén của bê tông (R)

- Hiểu và nắm được quy trình trình tự thực hiện thí nghiệm

- Hiểu nguyên lý làm việc và biết cách sử dụng thiết bị đo: máy siêu âm và súng bật nảy để xác định các giá trị vận tốc trung bình, trị số bật nảy để từ đó xác định được cường độ chịu nén của bê tông

2 Mô hình thí nghiệm:

- Mẫu thí nghiệm: 2 mẫu thử kích thước 15x15x60 cm được đúc từ bê tông

- Cấp phối chế tạo 2 mẫu thử có thành phần

+ Xi măng PC 40

+ Hàm lượng xi măng 375 kg/m3

+ Cốt liệu lớn: đá dăm với đường kính lớn nhất Dmax = 20 mm

3 Thiết bị và phương pháp thí nghiệm:

 Thiết bị: Thiết bị sử dụng để xác định vận tốc siêu âm Để xác định vận tốc siêu

âm cần tiến hành đo 2 đại lượng khoảng cách truyền xung siêu âm và thời gian truyền xung siêu âm Máy đo siêu âm là thiết bị chuyên dùng được quy định trong tiêu chuẩn TCVN 9357:2012

 Phương pháp thí nghiệm: Một xung điện chuyển thành dao động từ đầu phát tiếp xúc với bề mặt bê tông của mẫu thử, truyền qua đoạn đường từ đầu phát đến đầu thu đã biết trong bê tông được nghịch đảo thành tín hiệu điện ở đầu thu Chuyển mạch điện và bộ đếm thời gian xác định thời gian truyền T của dao động từ đầu phát đến đầu thu

Tốc độ truyền xung V (km/s hoặc m/s) được tính bằng:

V = L/T Trong đó:

L : Chiều dài đường truyền

T : Thời gian truyền

Khi xung được truyền từ đầu phát vào trong bê tông, một phần bị phản xạ (dội lại) từ biên của các loại vật liệu khác nhau trong bê tông, phần khác nhiễm xạ thành các sóng dọc (nén) và ngang (cắt) truyền trong bê tông

 Cách tiến hành: Đo thời gian truyền xung siêu âm bằng máy đo siêu âm Đo chiều dài đường truyền bằng các dụng cụ đo chiều dài

- Phương pháp súng bật nẩy

 Thiết bị: Súng thử bê tông loại bật nẩy thông dụng (N) với năng lượng va đập từ 0,225 kgm đến 3kgm

 Phương pháp thí nghiệm:

• Bề mặt bê tông cần thử phải phẳng, nhẵn, không ướt, không có khuyết tật, nứt, rỗ

• Vùng kiểm tra bề mặt bê tông phải có diện tích không nhỏ hơn 400 cm2 Đối với mỗi vùng thí nghiệm trên mẫu phải tiến hành thí nghiệm không ít hơn 16 điểm, có thể loại bỏ 3 giá trị dị thường lớn nhất và 3 giá trị dị thường nhỏ nhất còn lại 10 giá trị lấy trung bình

• Giá trị bật nẩy xác định chính xác đến 1 vạch chia trên thang chỉ thị của súng bật nẩy

 Cách tiến hành: Phải tuân theo tiêu chuẩn TCVN 9334:2012 Thí nghiệm với trục súng nằm theo phương ngang (góc α = -90o) và vuông góc với bề mặt của cấu kiện

4 Xử lý kết quả thí nghiệm:

- Kết quả thí nghiệm và bảng tổng hợp kết quả tính:

Vùng thí

nghiệm

Kết quả siêu âm Kết quả súng bật nẩy Khoản

g cách

(mm)

Thời gian bắn Góc Chỉ số bật nẩy n

3 156 34.8 48 36 41 38 37 41 42 38

Vùng kiểm tra

Vận tốc trung bình (m/s)

M1

4476.19

2 0.152 33.3 4564.56

Bảng kết quả xác định vận tốc (v) bằng siêu âm Khi thí nghiệm trục súng phải nằm theo phương ngang, và vuông góc với bề mặt cấu kiện, nếu phương của súng tạo với phương ngang một góc α thì trị số bật nẩy được hiệu

chỉnh như sau: n = n1 + ∆n

Trong đó: n trị số bật nẩy để kiểm tra

n1 trị số bật nẩy đọc trên súng

∆n

trị số hiệu chỉnh

Trị số bật

nẩy đo được

trên súng n 1

∆n

α = + 90 o α = + 45 o α = - 45 o α = - 90 o

10

20

30

40

5.5

- 5.5

- 4.0

3.5

- 3.0

- 2.5

+ 2.5 + 2.5 + 2.0 + 2.0

+ 3.5 + 3.5 + 3.5 + 2.5

Vùng thí

nghiệm

Kết quả súng bật nẩy

n - tb Δn n-kt Các hệ số

hiệu chỉnh Chỉ số bật nẩy n

M1

1 38 42 37 36 40 38.5 +2.5 41 C1 = 1.04C2 = 1.03

C3 = 1.00 C4 = 1.03 C= 1.10

2 43 41 39 39 40 40 +2.5 42.5

3 41 38 41 42 38 40.4 +2.5 42.9

4 41 39 43 44 40 40.8 +2.5 43.3

41 40 40 40 40

5 39 38 38 40 40 39.6 +2.5 42.1

M2

1 40 44 39 39 41 41.1 +2.5 43.6

C1 = 1.04 C2 = 1.03 C3 = 1.00 C4 = 1.03 C= 1.10

2 46 44 46 44 46 44.3 +2.5 46.8

3 46 44 46 39 46 44.3 +2.5 46.8

4 40 45 44 44 43 43.3 +2.5 45.8

5 40 41 40 40 39 40 +2.5 42.5

Bảng kết quả trị số bật nẩy (n) của điểm kiểm tra

Chú ý: Chỉ số bật nẩy của 1 vùng kiểm tra là giá trị trung bình của các điểm đo trong vùng sau khi bỏ những điểm có giá trị chênh lệch quá so với giá trị trung bình của tất cả các điểm đo trong vùng thí nghiệm

- Xác định các hệ số ảnh hưởng

• C0 là hệ số ảnh hưởng dùng để xét đến sự khác nhau giữa thành phần của bê tông vùng thử và bê tông tiêu chuẩn C0=C1.C2.C3.C4

• C1 là hệ số ảnh hưởng của mác xi măng sử dụng để chế tạo cấu kiện, lấy theo bảng 3

Mác xi măng C 1

PC30 PC40

1,00 1,04 CHÚ THÍCH: Những đơn vị có đầy đủ điều kiện và thiết bị thí nghiệm nếu sử dụng

loại xi măng khác, có thể tự xác định được hệ số C1 bằng thực nghiệm

=> Tra bảng ta được C1=1,04

• C2 là hệ số ảnh hưởng của hàm lượng xi măng sử dụng cho 1 m3 bê tông, lấy theo Bảng 4

Hàm lượng xi măng

kg/m 3

C 2

250 300 350 400 450

0,88 0,94 1,00 1,06 1,12

=> Tra bảng, nội suy ta được C2=1,03

• C3 là hệ số ảnh hưởng của lại cốt liệu lớn sử dụng để chế tạo cấu kiện, kết cấu, lấy theo Bảng 5

Loại cốt liệu lớn

C 3

v ≤ 4 400

m/s

v > 4 400

m/s

Đá dăm

Đá sỏi

1,00 1,41

1,00 1,38

=> Tra bảng ta được C3=1,00

• C4 là hệ số ảnh hưởng của đường kính lớn nhất của cốt liệu sử dụng để chế tạo cấu kiện, kết cấu xây dựng, lấy theo Bảng 6

Đường kính lớn nhất của cốt liệu

mm

C 4

20 40 70

1,03 1,00 0,98 CHÚ THÍCH: Những đơn vị có đầy đủ điều kiện và thiết bị thí nghiệm nếu sử dụng

loại cốt liệu lớn khác, có thể tự xác định được hệ số C4 bằng thực nghiệm

=> Tra bảng ta được C4=1,03

5 Nhận xét, kết luận:

- Từ các kết quả về vận tốc siêu âm ( v = 4400 - 4500 m/s) và trị số súng bật nẩy (n>35 vạch) nên ta có thể kết luận là cường độ bê tông lớn hơn 35 Mpa

- Phương pháp xác định cường độ nén của bê tông bằng sóng siêu âm và súng bật nảy mang tính tương đối

- Phương pháp này có ưu điểm là không phá hoại mẫu, đánh giá được cường độ của toàn bộ cấu kiện bê tông

- Nhưng nhược điểm là có các sai số đo: thiết bị đo, bề mặt của cấu kiện, trình độ của người thí nghiệm…do vậy kết quả chỉ mang tính chất tương đối

BÀI 2 : THIẾT BỊ ĐIỆN TỪ XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ , ĐƯỜNG KÍNH CỐT THÉP

VÀ CHIỀU DÀY LỚP BÊ TÔNG BẢO VỆ

1.

Ngu y ên lý c ủ a p h ươ n g pháp:

Các thiết bị dùng để xác định các đặc trưng cốt thép nằm trong kết cấu bê tông cốt thép được chế tạo dựa trên hiệu ứng của hiện tương cảm ứng điện từ

Cấu tạo cơ bản của các thiết bị này là bộ chuyển đổi cảm ứng kiểu biến áp: S2 là bộ cảm biến thứ hai - Chính là đầu dò, S1 là bộ cảm biến thứ nhất - ở trong máy Bộ cảm biến gồm hai cuộn dây L1 - cuộn sơ cấp và L2 - cuộn thứ cấp quấn quanh một lõi sắt

từ Khi cho một nguồn điện xoay chiều chạy qua L1 thì trong L2 sẽ phát sinh một sức điện động Khi đầu dò S2 tiến gần đến vị trí cốt thép thì sức điện động trong cuồn dây L2 sẽ tăng lên Bằng cách đo giá trị của sức điện động E người ta sẽ xác định được vị trí, đường kính cốt thép và chiều dày của lớp bê tông bảo vệ Số đọc chỉ khoảng cách (mm)

BÀI 3 : THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH MỐI QUAN HỆ GIỮA LỰC - BIẾN DẠNG

– ĐỘ VÕNG TRÊN MÔ HÌNH DẦM GIẢN ĐƠN

1 Mục đích thí nghiệm:

- Nghiên cứu quy luật phân bố nội lực trong giới hạn đàn hồi của mô hình dầm giàn đơn chịu tác dụng của tải trọng tĩnh tập trung

- Xác định các giá trị ứng suất, biến dạng tương đối của đối tượng khi chịu lực và

độ võng tổng thể của dầm giản đơn ứng với các cấp tải trọng

- Làm quen với phương pháp thí nghiệm kiểm tra xác định khả năng chịu tải của một dầm giản đơn, biết cách tính toán các giá trị ứng suất độ võng tại các mặt cắt của dầm chịu tác dụng của tải trọng tĩnh tập trung

- Biết cách sử dụng các thiết bị đo để xác định các giá trị ứng suất biến dạng và độ võng bằng phương pháp thực nghiệm

2 Mô hình thí nghiệm:

- Mô hình thí nghiệm:

•Dầm thí nghiệm được chọn là dầm thép định hình I100 Các kích thước hình học như: Ltt=2000mm, H=100mm, F=12 cm2, Jx=198 cm4, Wx= 39,7 cm3

•Dầm được kê trên hai gối và được tạo lực tại 2 điểm đối xứng cách đều 2 gối Sơ đồ làm việc của dầm như 1 dầm giản đơn chịu 2 lực tập trung

P/2 P/2

Ltt

Sơ đồ thí nghiệm mô hình giản đơn

- Xác định tải trọng thí nghiệm: P thay đổi từ 0kg, 60kg, 120kg, 180kg, 240kg, 300kg

- Tính toán các giá trị lý thuyết:

• Tính toán khả năng chịu lực của dầm, xác định tải trọng thí nghiệm Sau khi chọn được tải trọng thí nghiệm P=300kg thì ta tiến hành thí nghiệm

• Tính ứng suất Ta có công thức tính ứng suất

Trong đó: + M là Mômen uốn tác dụng tại mặt cắt gắn đầu đo biến dạng, + b là khoảng cách giữa 2 điểm đặt lực tập trung

+ Jx là mômen quán tính trục chịu uốn của mặt cắt

+ σ là Ứng suất tại bề mặt mặt cắt gắn đầu đo

+ y là khoảng cách từ trục trung hòa đến bề mặt mặt gắn đầu đo

• Tính toán độ võng: Ta sử dụng phương pháp nhân biểu đồ

- Bố trí thiết bị đo:

• Mô hinh thí nghiệm được bố trí tại nhà A10 Tải trọng được chất tải bằng các quả cân 10 kg và 5 kg

• Lắp đặt thiết bị đo: Các thiết bị đo được bố trí tại mặt cắt giữa dầm

• Thiết bị đo ứng suất: sử dụng thiết bị đo biến dạng TDS 302 với đầu đo điện trở Đatric R = 120 ôm và các Tenzomet cơ học sử dụng đồng hồ Thiên phân kế 0.001 mm với chiều dài chuẩn đo Lo= 200mm Cánh dưới của dầm (đáy dầm)

và cánh trên của dầm (đỉnh dầm) được bố trí 02 điểm đo ứng suất: 1 điểm Tenzomet cơ học và 1 điểm điện từ TDS 302 Tổng số 4 điểm đo ứng suất

• Thiết bị đo độ võng: Sử dụng đầu đo LVDT kết hợp với máy đo biến dạng TDS 302 và các đồng hồ đo võng bằng Bách phân kế 0.0 lmm hành trình 30

mm Tổng số 2 điểm đo độ võng: 1 điểm do điện tử TDS 302 + LVDT và 1 điểm cơ học BPK hành trình 30 mm

3 Các bước tiến hành:

- Lắp đặt các thiết bị thí nghiệm

- Gia tải với cấp tải 0,2P(60Kg), quan sát các thiết bị đo và của toàn bộ mô hình thí nghiệm Nếu phát hiện sự cố cần điều chỉnh lại Nếu chúng làm việc bình thường thì hạ tải về không Đọc và ghi lại các số liệu ban đầu ( tương ứng với tải trọng P=0) tại các dụng cụ đo vào biểu mẫu ghi số liệu thí nghiệm

- Tiến hành tác dụng tải trọng theo từng cấp Sau khi chất đủ tải, mỗi cấp áp lực dừng 5 phút để đọc và ghi số liệu vào biểu mẫu ghi số liệu thí nghiệm

- Sau khi đọc số liệu đo ứng với cấp tải trọng cuối cùng thì tiến hành hạ tải về không

- Quá trình hạ tải phải thực theo từng cấp ngược với quá trình chất tải và cũng ghi lại các số liệu tương ứng để có nhận xét của sự làm việc thuận nghịch

- Thực hiện quá trình chất tải và hạ tải theo từng cấp lực 3 lần

4 Xử lý kết quả thí nghiệm:

1 Kết quả thí nghiệm:

2 Xử lý số liệu thí nghiệm, tính toán các kết quả đo:

+ Kết quả đo = Số đọc có tải - Số đọc không tải

+ Chú ý số liệu đo biến dạng: đối với thiêt bị điện tử (đo bằng đatric) số đọc chính là biến dạng tương đối ε, còn đối với các thiết bị cơ học giá trị biến dạng được tính như sau:

• Độ giãn dài tuyệt đối ở điểm đo i:

Trong đó: Sisau là số đọc đồng hồ i tại thời điểm theo dõi (có tải)

Sio là số đọc đồng hồ i lúc ban đầu (không tải)

•

i

Li Lo

ε = ∆

Độ giãn dài tương đối:

Trong đó:

4

1 4

i

ε

σ = ∑=

L 0 : Chiều dài chuẩn đo L0 = 200 mm

• Tính ứng suất:

E : Mô đun đàn hồi của thép Ở đây Eth = 2.1x106 kG/cm2

Kết quả đo độ võng trên mô hình dầm giản đơn

3 Sơ đồ thí nghiệm :

200

4 Biểu đồ momen:

200

M

- Bảng tính ứng suất thớ trên, ứng suất thớ dưới và độ võng của dầm theo lý thuyết :

Cấp

lực P

(Kg)

Giá

trị (kg)

Ứng suất thớ trên (Kg/cm2)

Ứng suất thớ dưới (Kg/cm2) Độ võng (cm)

- Kết quả thí nghiệm của hai lần đo:

Đo lần 1:

0 0 29 4208 66 4964 1306 14.68

Đo lần 2:

Tải

trọng trọng Tải

Ứng suất cánh trên Ứng suất cánh dưới Độ võng

Xử lí số liệu đo

Lần 1:

Tải

trọng

Tải trọng

Bdạng tương đối cánh trên

Bdạng tương đối

P 300 -0.0002 -0.0002 0.00019 0.00018 1.78 -1.825

Lần 2:

Tải

trọng

Tải trọng

Bdạng tương đối cánh trên

Bdạng tương đối

- Ứng suất cánh trên,cánh dưới và độ võng theo kết quả thí nghiệm:

Cấp tải

trọng trọng Tải

Ứng suất cánh trên (Kg/cm2) Ứng suất cánh dưới (Kg/cm2) Độ võng (mm)

Ntn Nlt

S

Nlt

−

=

- Độ sai khác giữa thực hành và lý thuyết tính là:

Bảng độ sai lệch như sau:

Cấp tải

trọng

Tải trọg

Ứng suất cánh trên (Kg/cm2)

Ứng suất cánh dưới (Kg/cm2) Độ võng (mm)

Nhận xét:

Khi ta tăng cấp lực thì ứng suất tại các mặt cắt tăng, độ võng cũng tăng theo, khi ta giảm cấp lực thì ứng suất, độ võng giảm, chứng tỏ dầm làm việc trong giới hạn đàn hồi

Kết quả thí nghiệm so với lý thuyết có sự sai lệch Do một số nguyên nhận sau:

- Thiết bị đo có sự sai số

- Việc bố trí thí nghiệm còn có lúc sai sót

- Do người đọc thiết bị đo chưa chính xác…

- Do trong quá trình đọc kết quả ta đọc không ngang tầm mắt, đọc không đúng cách dẫn đến lệch số và sai sót

- Do làm tròn số trong quá trình tính toán ( kết quả thường ra những số vô tỉ nên ta không thể viết hết mà phải làm tròn)

- Do sai sót trong tiến trình thí nghiệm như đặt dụng cụ không đúng vị trí

Kết luận: Các sai sót về chủ quan ta có thể khắc phục nhưng riêng sai số do hệ thống (thuộc về máy móc kĩ thuật) thì cần sửa chữa máy móc thiết bị Vậy nên sai sót là không thể tránh khỏi