Thí Nghiệm Vật Liệu Xây Dựng ĐH BKHCM - 123doc

BÀI 1:Xác Định Khối Lượng Riêng Và Khối Lượng Thể Tích Của Vật LiệuBÀI 2:Xác Định Lượng Nước Tiêu Chuẩn Và Mác Xi MăngBÀI 3: Phân Tích Thành Phần Hạt Của Cốt Liệu DùngBÀI 4:Thiết Kế Cấp Phối Bê Tông Đúc Mẫu Thử Mác Bê TôngBÀI 5: Xác Định Cường Độ Nén Của Bê Tông

1

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 2

BÀI 1:Xác Định Khối Lượng Riêng Và Khối Lượng Thể Tích Của Vật Liệu 4

A Xác Định Khối Lượng Riêng 4

B Xác Định Khối Lượng Thể Tích 12

BÀI 2:Xác Định Lượng Nước Tiêu Chuẩn Và Mác Xi Măng 24

A Xác Định Lượng Nước Tiêu Chuẩn Xi Măng 24

B Xác Định Mác Xi Măng 28

BÀI 3: Phân Tích Thành Phần Hạt Của Cốt Liệu Dùng Thiết Kế Cấp Phối Bê Tông 32

BÀI 4:Thiết Kế Cấp Phối Bê Tông Đúc Mẫu Thử Mác Bê Tông 39

BÀI 5: Xác Định Cường Độ Nén Của Bê Tông 49

LỜI MỞ ĐẦU

Môn học Thí nghiệm Vật liệu Xây dựng giúp chúng em thực hành được tất cả lý thuyết đã được học trên lớp và củng cố lại những kiến thức đó Bên cạnh đó, thời gian làm thí nghiệm giúp chúng em có thêm nhiều hiểu biết về xi măng, bêtông, gốm xây dựng để phục vụ cho quá trình làm việc sau này

Việc tổ chức công việc theo nhóm giúp chúng em có thêm tinh thần đoàn kết trong học tập, giúp đỡ, bổ sung lẫn nhau những kiến thức còn thiếu

Để thực hiện được những điều trên, chúng em xin chân thành cảm ơn đến tất cả các Thầy cô ở Phòng thí nghiệm Vật liệu Xây dựng

đã tạo điều kiện học tập cho chúng em, đặc biệt là thầy ThS.Nguyễn Ngọc Thành – giảng viên hướng dẫn chính môn học này

BÀI 1:

XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG

VÀ KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH CỦA VẬT LIỆU

 Mục đích thí nghiệm

Thí nghiệm xác định khối lượng riêng và khồi lượng thể tích là 2 đại lượng cơ bản để đánh giá chất lượng cơ lý của vật liệu như tính nặng nhẹ, rỗng, độ mịn…là các đại lượng cần thiết để tính toán độ xốp của nguyên liệu, tính chọn cấp phối

bê tông, khối lượng công trình

A XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG

I-/ Xác định khối lượng riêng của xi măng

I-1-/ Dụng cụ chuẩn bị thí nghiệm

+ Bình khối lượng riêng của xi măng

+ Phiểu thủy tinh cổ dài

+ Tủ sấy

+ Cân kỹ thuật có độ chính xác 0.1 g

+ Dùng dầu hỏa để thứ xi măng

+ Ống pepet để điều chỉnh lượng dầu

Bình Le Chatelie

Phễu thuỷ tinh cổ dài Ống pepet

I-2-/ Tiến hành thí nghiệm

 Cân 65g xi măng đã được sấy khô ở nhiệt độ 1050C– 1100C trong 2 giờ

và để nguội trong bình hút ẩm hay ngoài không khí đến nhiệt độ phòng thí nghiệm

 Để dầu hỏa vào bình đến vạch số 0, sau đó lấy bông thấm hết giọt dầu ở

cổ bình phía trên phần chứa dầu

 Dùng muỗng con xúc xi măng đổ từ từ vào bình xong, xoay đứng qua lại đợi 10 phút cho không khí lẫn vào xi măng thoát ra hết, ghi lại thể tích dầu hỏa bị xi măng choáng chỗ ( V)

Cân 65g xi măng

m - khối lượng của xi măng ( g)

V a- thể tích đặc tuyệt đối của xi măng ( cm3)

Kết quả thu được

 Thao tác thí nghiệm chưa chính xác (còn để xi măng dính trên bình

Le Chatelier, bọt khí trong bình chưa bay ra hết…)

 Sai số khi cân

 Có thể xi măng hút ẩm do không đem sấy như tiêu chuẩn quy định

 Hao hụt xi măng trong khi làm thí nghiệm

II-2-/ Tiến hành thí nghiệm

 Cân 500g ( g ) cát có đường kính hạt từ 0.14 – 5 mm dùng biện pháp rửa

để loại bỏ hạt dưới 0.14 mm dùng sàng có đường kính mắt sàng là 5 mm

 Đổ cát và nước ra, rửa sạch bình

 Cho nước vào đến vạch chuẩn không còn cát, lau khô ngoài bình cân được khối lượng m2 (g)

Cân kĩ thuật

Tủ sấy Bình tỷ trọng

Cân 500g cát

II-3-/ Tính toán kết quả

Khối lượng riêng của cát là :

Trong đó:

G- khối lượng mẫu mang thử, tính bằng (g)

m1- khối lượng cân ( bình + mẫu thử+ nước 1) , tính bằng (g)

m2 – khối lượng cân ( bình + nước 2), tính bằng (g)

g cm T V

I-2-/ Tiến hành thí nghiệm

 Đặt thùng đong đã sấy khô dưới phiểu tiêu chuần, miệng dùng đong cách phễu 10 cm

 Đổ xi măng đã sấy khô ở 1050C – 1100C trong 2 giờ rồi để nguội vào thùng, sau đó dung thước lá gạt từ giữa sang 2 bên rồi đem cân

 Thùng đong được rửa sạch lau khô, đem cân được m1 (g)

 Đổ mẫu thử cát vào thùng đong qua phễu tiêu chuẩn từ độ cao cách miệng thùng 10 cm cho đến khi đầy ngọn, dùng thước gạt bằng mặt rồi đem cân được m2

II-3-/ Tính toán và kết quả

2830

1 2 0

m m

Ta có oc

1,567 1,5652

III-2-/ Tiến hành thí nghiệm

 Mẫu thử được lấy sau khi qua máng chia

mẫu

 Sấy khô mẫu thử đến khối lượng không đổi trước khi tiến hành thí nghiệm

 Đổ mẫu thử từ từ vào thùng đong ở độ cao cách miệng thùng 10 cm cho đến khi đầy ngọn, dùng thước gạt bằng mặt rồi đem cân

III-3-/ Tính toán và kết quả

 =1.565 – 1.546= 0,019 (g/cm3) < 0,02(g/cm3)

Máng chia mẫu

o Thao tác thí nghiệm: tuân thủ theo đúng tuần tự của thí nghiệm

o Sai số khi cân thùng và cân thùng + đá không đáng kể

Khối lượng thùng+đá Khối lượng thùng

IV-/ Xác định khối lượng thể tích gạch và bê tông:

IV-1-/ Dụng cụ, thiết bị, nguyên liệu:

+ Tủ sấy

+ Thước kẹp (độ chính xác 0.05-0.1mm) đối với mẫu lớn hơn 100mm cho phép dùng thước thép có độ chính xác đến 1mm)

+ Cân kỹ thuật chính xác đến 1g

Thước kẹp, thước Panme

IV-2-/ Tiến hành thí nghiệm

Ta tiến hành với các loại vật liệu sau: gạch 4 lỗ, gạch chịu lửa, bê tông lập phương

 Cần dùng 5 mẫu cho mỗi loại gạch

 Sấy các mẫu thử ở 105-1100C đến khối lượng không đổi rồi để nguội đến nhiệt độ phòng

 Cân mẫu chính xác đến 0.1g, được mi (g)

 Dùng thước kẹp hoặc (thước dây) đo các kích thước cơ bản (dài, rộng, cao) của mẫu, mỗi kích thước đo tối thiểu 3 lần ở 3 vị trí (đầu, giữa và cuối cạnh) Ghi lại các số đo

 Gạch 4 lỗ:

Cân khối lượng gạch

Đo kích thước gạch

 Gạch chịu lửa:

Cân khối lượng gạch

Đo kích thước gạch

 Khối bê tông lập phương:

Cân khối lượng bê tông

Đo kích thước bê tông

h=a là chiều dài của lỗ rỗng

Kết quả được ghi trong bảng sau:

Khối lượng thể tích trung bình (g/cm3): 2,46

Kết quả là giá trị trung bình cộng kết quả của các lần thử, chính xác tới 0.01 g/cm3

o Cát có chứa nhiều tạp chất, không được sấy khô hoàn toàn

o Chưa loại được những hạt có kích thước nhỏ hơn 0.14 mm ( đó là những hạt bụi lẫn trong cát )

o Không loại bỏ được những hạt có đường kính > 5 mm( những hạt không phải cát)

o Sai số do việc lấy lượng nước chưa chính xác

o Sai số do đọc kết quả

 Khối lượng thể tích các vật liệu

o Gạch 4 lỗ : 1.74 (g/cm3)

o Gạch chịu lửa : 1.92 (g/cm3)

o Bê tông lập phương : 2.46(g/cm3)

 Gạch chịu lửa có  o lớn hơn gạch 4 lỗ nên có cường độ cao hơn

  o của bê tông là lớn nhất

 Có sự chênh lệch khối lượng thể tích giữa các mẫu với nhau là do :

o Độ lèn chặc của các mẫu khi đúc khác nhau

o Sai số trong quá trình cân, đọc số chỉ trên thước đo

o Bảo dưỡng mẫu không tốt, mẫu bị hút ẩm

 NTC thực tế dùng (1/3 – 1/4) để cung cấp cho các khoáng xi măng thực hiện hyđrát hóa và phần còn lại để tạo độ linh động cần thiết cho thi công

 Mỗi loại xi măng có độ dẻo tiêu chuẩn nhất định tùy thuộc vào thành phần khoáng chất, độ mịn, hàm lượng, phụ gia pha trộn… xi măng để lâu bị vón cục thì lượng nước tiêu chuẩn cũng đổi

 Xi măng có lượng nước tiêu chuẩn càng lớn thì độ xốp càng lớn làm giảm cường độ bê tông

II-/ Chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm

Dụng cụ vica

Máy trộn vữa Ống đong

III-/ Tiến hành thí nhiệm

 Trước khi thử nghiệm kiểm tra thanh chạy của dụng cụ ViKa có rơi tự do không đồng thời kiểm tra kim xem có chỉ đúng số không khi cho kim cắm sát xuống mặt tấm kính

 Cân 400g xi măng ( chính xác đến 1g) đổ vào cối trộn đã lau sạch bằng giẻ ẩm, dùng bay moi thành hốc ở giữa, đổ 1 lượng nước đã được tính ( tùy theo loại xi măng)

 Khởi động ngay máy trộn và cho máy chạy chậm, thời gian trộn 90 giây, dừng máy 15 giây để vét hồ quanh cối trộn bằng muỗng thép về giữa sau

đó cho máy chạy tốc độ chậm đến 90 giây, tổng thời gian trộn là 3 phút

 Ngay khi trộn xong đặt khâu lên tấm kính dùng bay xúc xi măng đổ đầy khâu 1 lần rồi dằn kính lên mặt bàn 3 – 6 cái, gạt hồ xi măng bằng miệng khâu Đặt khâu vào dụng cụ ViKa hạ đầu kim to vào sát mặt hồ xi măng vặn vít hãm để giữ kim, sau đó mở nút hãm để kim rơi tự do cắm vào hồ

xi măng

 Sau 30 giây vặn hãm vít lại, đọc số kim chỉ trên thước chia vạch để biết

độ cắm sâu của kim Nếu kim sâu cách đáy 5 – 7mm thì xem hồ xi măng đạt độ dẻo yêu cầu và lượng nước nhào trộn ban đầu là LNTC

 Lượng nước tiêu chuẩn tính bằng phần trăm (%) khối lượng xi măng chính xác đến 0.25%

IV-/ Kết quả thí nghiệm

Các giá trị thử được nghi trong bảng sau

Số lần thử

Lượng nước (ml)

 Xi măng và nước sau khi cân đong theo liều lượng như trên thì:

o Nước vào cối trộn

o Cho xi măng vào từ từ, bật công tắc ở chế độ quay chậm 30’’

o Sau đó cho cát quay thêm 30s

o Chuyển công tác sang chế độ quay nhanh khoãng 60s

o Dùng máy trộn trong 15s đầu dùng tay cạo vữa bám vào thành cối, đáy cối và vun vào giữa cối Tiếp tục trộn với tốc độ nhanh khoãng 60s nữa

o Khuôn trước khi tạo mẫu phải được bôi trơn Dùng bay chia vữa trong cối thành 2 phần bằng nhau:

 Phần 1: Rãi đều ra 3 ngăn của khôn sau đó đầm chặt bằng chày 20 cái

 Phần 2: Tiếp tục rãi đều ra 3 ngăn của khuôn và đầm thêm 20 cái nữa

(cho mỗi ngăn) Đúc 2 khuôn: 1 cho 7 ngày và 1 cho 28 ngày

 Sau khi tĩnh định mẫu sau 24h, tháo mẫu đem dưỡng hộ

IV-/ Tính toán kết quả

Đem 3 mẫu XM đi thí nghiệm chịu uốn gẫy

thành 6 mẫu, ta xác định được cường độ chịu

uốn

Với P là lực tập trung

L là khoảng cách giữa hai gối tựa

b,h là chiều rộng và chiều cao mẫu vữa

Giá uốn vữa xi măng

Giá trị lực uốn

- Từ thí nghiệm ta kết luận Mác xi măng được đem làm thí nghiệm là 400

- Xi măng bị nén thì bể ra chứ không theo những góc 450 vì mức độ kết dính của xi măng và cát kém

- Kết quả thí nghiệm cho ta kết quả sai lệch so với thực tế , nguyên nhân gây ra sai số :

o Sai số khi đo lường : do người thực hiện và dụng cụ đo

o Điều kiện dưỡng hộ không đúng yêu cầu

o Số lần thí nghiệm ít

o Sự thiếu kinh nghiệm của người làm thí nghiệm

o Giảm hoạt tính của xi măng do bảo quản không tốt và để lâu ngày

o Sai số khi nén, uốn mẫu xi măng

BÀI 3

PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN HẠT CỦA CỐT LIỆU DÙNG

THIẾT KẾ CẤP PHỐI BÊ TÔNG

 Cát dùng cho bê tông nặng và vữa phải có đường biểu diễn thành phần hạt nằm trong vùng gạch xuyên của biểu đồ

 Cát bị ẩm có chứa một lượng nước cần phải xác định lượng nước đó để giảm nước trộn bê tông hoặc vữa

 Tùy theo độ lớn của cát, cát được phân làm các loại : cát to, cát trung bình , cát nhỏ, cát mịn ( các loại cát được quy định trong bảng sau)

Loại cát Modul độ nhỏ Tỷ diện ( 2

/

cm g) Cát to

Cát trung bình

Cát nhỏ

Cát mịn

> 2.5 2÷2.5

< 2

-

-

- 100÷200 201÷300

Một số yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của cát

a Độ rỗng ( độ xốp ) của cát nói lên mức độ hổng của cát Độ rỗng càng nhỏ , lượng hồ trong bê tông và vữa có thể giảm đi, nhưng vẫn đảm bảo hỗn hợp bê tông và vữa

b Tạp chất bụi, bùn, sét đặc biệt là sét, có hại nhất đối với cát vì nó bao quanh mặt cát, ngăn cản sự dính kết của hồ xi măng với cát Mặt khác hạt sét nhỏ hơn hạt xi măng nên nó bao quanh mặt hạt xi măng làm cho xi măng khó thủy hóa do đó giảm cường độ của xi măng, bê tông và vữa

Tạp chất bụi bùn sét làm tăng lượng nước theo yêu cầu trong bê tông, do

đó cũng hạ thấp cường độ của bê tông

c Tạp chất hữu cơ làm chậm sự đông cứng của xi măng và có khả năng xâm thực bê tông

III-/ Tiến hành thí nghiệm

III-1-/ Đối với cát

 Lấy 2kg cát ( theo phương pháp lấy mẫu cát), rồi sấy ở nhiệt độ 105-110oC đến khối lượng không đổi

 Sàng mẫu đã chuẩn bị qua sàng có kích thước mắt sàng 5mm

 Lấy 1000 g cát dưới sàng có kích thước mắt sàng 5mm, để xác định thành phần không có sỏi, khi đánh giá chất lượng của cát thì việc xác định này tiến hành sau khi đã rữa cát Khi đó lượng bụi bẩn cũng tính vào lượng lọt qua sàng có kích thước mắt sàng nhỏ nhất và tính vào khối lượng của mẫu thử

 Sàng mẫu thử đã chuẩn bị được ở trên qua bộ lưới sàng có kích thước mắt sàng 2.5, 1.25, 0.63, 0.315, 0.14.Có thế tiến hành sàng bằng tay hay bằng máy khi sàng bằng tay thì thời gian sàng trên mỗi sàng khi kiểm tra thấy trong 1 phút lượng cát lọt qua mỗi sàng không lớn hơn 0.1% khối lượng mẫu thử

Chú ý :

 Cho phép xác định thời gian sàng bằng phương pháp đơn giản sau : đặt

tờ giấy xuống dưới mỗi lưới sàng rồi sàng đều, nếu không có cát lọt qua sàng thì thôi không sàng nữa

 Cân lượng còn lại trên mỗi lưới sàng chính xác tới 1%

III-2-/ Đối với đá

 Làm tương tự đối với cát Nhưng chuẩn bị mẫu thử 15000g (tùy thuộc Dmax) và sàng qua bộ sàng : 32, 25, 20, 12.5, 10, 5

Lượng sót tích lũy (kg)

% Lượng sót tích lũy

Lượng sót tích lũy (kg)

 Chất lượng đá dăm chấp nhận được

 Hao hụt trong quá trình sàng đá do nguyên nhân

o Thao tác thí nghiệm: đá có thể văng ra ngoài trong quá trình sàng

o Trong quá trình cân có sự hao hụt lượng đá đem làm thí nghiệm

Bài 4:

THIẾT KẾ CẤP PHỐI BÊ TÔNG ĐÚC MẪU THỬ MÁC BÊ TÔNG

a-/ Cơ sở tính toán cấp phối bê tông

 Tính toán cấp phối bê tông dựa trên các cơ sở

o Mác bê tông theo yêu cầu

o Điều kiện thi công bê tông ( bằng thủ công hoặc bằng máy móc)

o Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của nguyên vật liệu thành phần

 Tính toán cấp phối bê tông có thể theo phương pháp sau:

o Phương pháp tra bảng

o Phương pháp thực nghiệm hoàn toàn

o Phương pháp tính toán kết hợp với thực nghiệm

 Đây là phương pháp phổ biến nhất và được dùng nhiều nhất vì:

Rb : cường độ của bêtông thiết kế

A : hệ số, phụ thuộc vào phẩm chất của cốt liệu và phương pháp xác

định mác xi măng và được cho trong bẳng sau

b.Xác định nước trộn trong 1m3 bêtông theo bảng sau:

Lượng nước trộn trong 1m 3 bêtông(l/m 3 )

- Bảng này dùng cho bêtông có hàm lượng ximăng không lớn hơn 400kg/m 3

- Khi dùng ximăng portland puzzolane, lượng nước tăng thêm 15-20lít/m 3

- Khi dùng cát nhỏ, lượng nước tăng thêm 10l

c Xác định ximăng trong 1 m3 bêtông:

X= N/(N/X) ( kg)

d Xác định cốt liệu lơn trong 1 m3 bêtông:

Đ= 1000/{1/γad+ αr/γod) ( kg)

Trong đó:

γad : khối lượng riêng của đá (g/cm3)

γod : khối lượng thể tích xốp của đá(g/cm3)

r=1- (γod/γad): độ rỗng của đá

α : hệ số dư vữa xi măng, được tra theo bảng sau:

Lượng xi măng trong 1

Trong đó: γac : khối lượng riêng của cát( g/cm3)

γax : khối lượng thể tích xốp của cát( g/cm3)

I Ý nghĩa

 Tính toán cấp phối bê tông là tính chọn một tỷ lệ phối hợp hợp lý giữa các thành phần nguyên vật liệu trong bê tông, nhằm chế tạo bê tông đạt được các chỉ tiêu, tính chất yêu cầu , đồng thời đạt được hiệu quả kinh tế ( tiết kiệm được liều lượng xi măng cần sử dụng)

 Mác bê tông là giá trị giới hạn cường độ chịu nén trung bình của ba mẫu thí nghiệm hình lập phương ( mẫu chuẩn 151515) được chế tạo và bảo

dưỡng 28 ngày trong điều kiện tiêu chuẩn ( to = 27 2o C , W > 95% )

 Làm quen thao tác và phương pháp thí nghiệm xác định độ sụt của hỗn hợp bê tông

II Dụng cụ thí nghiệm:

 Cân kỹ thuật sai số 10g

 Côn hình nón cụt

 Bộ khuôn ba ngăn kích thước 15x15x15 cm

 Bay , giá xúc , thau trộn

 Thước lá kim loại

 Que đầm bằng sắt tròn ( đường kính d = 16mm, dài l = 600mm )

 Bể dưỡng hộ và một số dụng cụ khác

III Tiến hành thí nghiệm

III-1/ Chuẩn bị thí nghiệm

D r

 Tiến hành đúc 3 mẫu bêtông, mỗi mẫu có kích thước 15x15x15cm Thể tích 3 mẫu bêtông dự tính là 15 lít Do đó cần trộn:

X = 325 x 0,015 = 4,875 (kg)

N = 211 x 0,015 = 3,165 (l)

C = 618 x 0,015 = 9,27 (kg)