Bài giảng môn Kiến trúc xây dựng - Bài 1 : Xác định khối lượng riêng của ximăng – cát xác định khối lượng thể tích của ximăng – cát – đá – gạch đất sét nung

BÀI 1 : XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG CỦA XIMĂNG – CÁT XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH CỦA XIMĂNG – CÁT – ĐÁ – GẠCH ĐẤT SÉT NUNG MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM : Làm quen với phương pháp và thao tác thí nghiệm xác định hai chỉ tiêu vật lý cơ bản ( khối lượng riêng và khối lượng thể tích ) của các vật liệu: ximăng, cát, đá, gạch đất sét nung. Xác định khối lượng riêng và khối lượng thể tích của một số loại vật liệu là để ta cĩ thể đưa vào các ứng dụng như: tính toán dự trù vật liệu cho công trình, tính toán kho chứa và phương tiện vận chuyển, tính cấp phối bêtông v.v Trong quá trình bảo quản, ximăng hút ẩm và dần vĩn cục nên cần phải xác định lại khối lượng thể tích ximăng 1. THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG : Khối lượng riêng của vật liệu là khối lượng của một đơn vị thể tích vật liệu ở trạng thái hoàn toàn đặc. Công thức tính tốn: (1-1) Trong đó: : là khối lượng riêng của vật liệu, đơn vị (g/cm3; kg/m3; tấn/m3) m : là khối lượng của vật liệu ở trạng thái hoàn toàn khô, đơn vị (g; kg; tấn) : là thể tích hoàn toàn đặc của vật liệu, đơn vị (cm3; m3) 1.1. XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG CỦA XIMĂNG: 1.1.1: Dụng cụ, thiết bị và nguyên vật liệu cần có trong thí nghiệm: Cân kỹ thuật, độ chính xác 0,1g. Phểu, pipet, đũa thủy tinh, giá xúc, giấy thấm. Bình Le chatelier. Tủ sấy, bình hút ẩm. Ximăng, dầu hỏa. 1.1.2: Trình tự thí nghiệm: Ximăng được sấy khô ở nhiệt độ 105 - 110oC trong hai giờ; sau đó, để nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng thí nghiệm. Sàng ximăng qua sàng 0,63 để loại bỏ tạp chất và hạt ximăng đã vón cục. Đổ dầu hỏa vào bình Le chatelier tới khi mặt thoáng của dầu ở vạch số không (0) (dùng phễu thủy tinh để cho dầu vào bình). Dùng giấy thấm hết các giọt dầu dính ở thành bình (phía trên mặt thoáng). Cân 65g ximăng đã chuẩn bị ở các bước trên. Cho 65g ximăng từ từ vào bình Le chatelier. Sau đó, xoay nhẹ bình để không khí trong ximăng thoát hết ra ngoài (không còn bọt khí xuất hiện). Ghi lại vị trí mặt thoáng của dầu trong bình Le chatelier. Thể tích tăng thêm của dầu chính là thể tích đặc của 65g ximăng. Khối lượng riêng của ximăng được tính theo công thức (1-1): (g/cm3) Kết quả thí nghiệm xác định khối lượng riêng của ximăng (chính xác đến 0,1g/cm3) là trị số trung bình cộng của 2 lần thí nghiệm, mà kết quả 2 lần thử này không sai nhau quá 0,02 g/cm3 . 1.2. XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG CỦA CÁT: 1.2.1: Dụng cụ, thiết bị và nguyên vật liệu cần có trong thí nghiệm: Cân kỹ thuật, độ chính xác 0,1g. Bình khối lượng riêng có vạch chuẩn. Phểu, pipet, đũa thủy tinh, giá xúc, giấy thấm. Tủ sấy, bình hút ẩm. Cát, nước. 1.2.2: Trình tự thí nghiệm : Cát được sàng qua sàng 5mm để loại bỏ hạt lớn hơn 5mm. Sau đó, cát được rửa sạch ( để loại bỏ hạt nhỏ hơn 0,14mm ), sấy khô đến khối lượng không đổi ở nhiệt độ phòng. Bình khối lượng riêng được rửa sạch, sấy khô. Cho nước vào bình khối lượng riêng tới khi mực nước đến vạch chuẩn. Đem cân bình, ghi lại khối lượng m1 (g). Đổ nước trong bình ra đến khi còn ½ bình thì dừng. Cân G = 500g cát đã chuẩn bị ở trên. Cho 500g cát vào bình khối lượng riêng thật chậm. Nếu lượng nước trong bình chưa ngập hết cát thì ta thêm vào cho ngập qua cát. Sau đó, lắc nhẹ bình để không khí trong cát thoát hết ra ngoài (không còn bọt khí thoát ra ). Tiếp tục cho nước vào bình tới khi mực nước đến vạch chuẩn. Đem cân bình, ghi lại khối lượng m2 (g). Đổ hết cát và nước trong bình ra, rửa sạch bình. Khối lượng riêng của cát cũng tuân theo công thức (1-1). Ta tính như sau: (g/cm3) Kết quả thí nghiệm xác định khối lượng riêng của cát (chính xác đến 0,1g/cm3) là trị số trung bình cộng của 2 lần thí nghiệm, mà kết quả 2 lần thử này không sai nhau quá 0,02 g/cm3. 2. THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH: Khối lượng thể tích của vật liệu là khối lượng của một đơn vị thể tích vật liệu ở trạng thái tự nhiên. Công thức tính: (2-1) Trong đó: : là khối lượng thể tích của vật liệu, đơn vị (g/cm3; kg/m3; tấn/m3) m: là khối lượng của vật liệu ở trạng thái tự nhiên, đơn vị (g; kg; tấn) : là thể tích ở trạng thái tự nhiên của vật liệu, đơn vị (cm3; m3) Cần chú ý rằng khối lượng thể tích của vật liệu phụ thuộc vào độ ẩm ( vì khối lượng ở trạng thái tự nhiên phụ thuộc vào độ ẩm ), do đó khi xác định đại lượng này thì phải nói rõ là xét ở độ ẩm nào . Đối với vật liệu rời (ximăng, cát đa ù), để xác định khối lượng thể tích, ta sẽ ấn định trước thể tích của vật liệu bằng cách đổ vật liệu từ một độ cao nhất định xuống 1 thùng đong biết trước thể tích. Đối với vật liệu có kích thước rõ ràng và để đo (gạch đất sét nung, tấm lát nền men, gạch bông ximăng ), để xác định thể tích, ta sẽ đo kích thước 3 chiều. Đối với vật liệu có hình dáng rõ ràng thì cần chú ý: độ rỗng của vật liệu gồm độ rỗng cấu trúc và độ rỗng hình học vật thể do đó khi xác định khối lượng thể tích mà có tính đến thể tích rỗng do dạng hình học thì đó chính là khôi lượng thể tích biểu kiến. 2.1. XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH CỦA XIMĂNG: 2.1.1: Dụng cụ, thiết bị và nguyên vật liệu cần có trong thí nghiệm: Cân kỹ thuật, độ chính xác 1g. Lò sấy, bình hút ẩm. Thùng chứa 2,83 lít. Ximăng cần có cho các lần thí nghiệm. 2.1.2: Trình tự thí nghiệm: Đem ximăng sấy khô đến khối lượng không đổi. Xác định khối lượng của thùng đong 2.83 lít bằng cân kỹ thuật , được giá trị ( m1 gam ) . Ximăng được đổ vào thùng có thể tích 2.83 lít thông qua 1 phễu. Miệng tháo của phễu nằm cách mặt thùng đong là 10 cm. Dùng dao gạt từ giữa sang 2 bên sao cho bằng mặt thùng. Đem cân thùng đã chứa đầy ximăng, được giá trị (m2 gam). Khối lượng thể tích của ximăng tuân theo công thức (2-1). Ta tính như sau: (g/cm3) 2.2. XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH CỦA CÁT: 2.2.1: Dụng cụ, thiết bị và nguyên vật liệu cần có trong thí nghiệm: Cân kỹ thuật, độ chính xác 1g. Lò sấy, bình hút ẩm. Thùng chứa 2.83 lít. Cát cần có cho các lần thí nghiệm. 2.2.2: Trình tự thí nghiệm: Đem cát sấy khô đến khối lượng không đổi. Xác định khối lượng của thùng đong 2.83 lít bằng cân kỹ thuật, được giá trị (m1 gam) . Ximăng được đổ vào thùng có thể tích 2.83 lít thông qua 1 phễu. Miệng tháo của phễu nằm cách mặt thùng đong là 10 cm. Dùng dao gạt từ giữa sang 2 bên sao cho bằng mặt thùng. Đem cân thùng đã chứa đầy cát, được giá trị (m2 gam). Khối lượng thể tích của cát tuân theo công thức (2-1). Ta tính như sau: (g/cm3) 2.3. XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH CỦA ĐÁ: 2.3.1: Dụng cụ, thiết bị và nguyên vật liệu cần có trong thí nghiệm: Cân kỹ thuật, độ chính xác 1g. Cân đồng hồ chính xác 1g. Thùng đong 14.16 lít. Đá cần có cho các lần thí nghiệm. 2.3.2: Trình tự thí nghiệm: Đá được phơi khô. Xác định khối lượng của thùng đong 14.16 lít bằng cân kỹ thuật,được giá trị ( m1 gam ) . Đá được đổ vào thùng có thể tích 14.16 lít, độ cao rơi so với miệng thùng đong là 10 cm. Dùng thước gạt từ giữa sang 2 bên sao cho bằng mặt thùng. Đem cân thùng đã chứa đầy đá (dùng cân đồng hồ), được giá trị (m2 gam). Khối lượng thể tích của cát tuân theo công thức (2-1). Ta tính như sau: (g/cm3) 2.4. XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH CỦA GẠCH ĐẤT SÉT NUNG: 2.4.1: Dụng cụ, thiết bị và nguyên vật liệu cần có trong thí nghiệm: Cân kỹ thuật, độ chính xác 0,1g. Lò sấy, bình hút ẩm. Thước kẹp và thước gập để đo dài. Gạch đất sét nung cần có cho các lần thí nghiệm. 2.4.2: Trình tự thí nghiệm: Đem gạch sấy tới khối lượng không đổi. Dùng cân kỹ thuật để cân khối lượng G của mỗi viên gạch, đơn vị (g). Dùng thước đo các cạnh của viên gạch. Quy ước: cạnh dài nhất là (a), cạnh ngắn nhất là (c) và cạnh có chiều dài trung gian là (b). Mỗi cạnh đo 3 lần và lấy giá trị trung bình cộng để làm giá trị tính toán của cạnh đó. (cm) (cm) (cm) Xác định thể tích tự nhiên của viên gạch ( có tính độ rỗng hình học ) theo công thức : (cm3) Xác định khối lượng thể tích biểu kiến của viên gạch theo công thức : (g/cm3) 3. TÍNH TOÁN KẾT QUẢ: 3.1. Khối lượng riêng: 3.1.1. Khối lượng riêng của ximăng: m = 65g V1 = 21ml (g/cm3) Vậy: (g/cm3) 3.1.2. Khối lượng riêng của cát: Lần 1: m1 = 592.5g, m2 = 889.5g (g/cm3) Lần 2: m1 = 592.5g, m2 = 890.5g (g/cm3) Vậy: (g/cm3) 3.2. Khối lượng thể tích: 3.1.1. Khối lượng thể tích của ximăng: Lần 1: m1 = 2560g, m2 = 5800g (g/cm3) Lần 2: m1 = 2560g, m2 = 5856g (g/cm3) Vậy: (g/cm3) 3.1.2. Khối lượng thể tích của cát: Lần 1: m1 = 2560g, m2 = 6900g (g/cm3) Lần 2: m1 = 2560g, m2 = 6930g (g/cm3) Vậy: (g/cm3) 3.1.3. Khối lượng thể tích của đá : Lần 1: m1 = 9000g, m2 = 28700g (g/cm3) Lần 2: m1 = 9000g, m2 = 29500g (g/cm3) Lần 3: m1 = 9000g ,m2 = 29200 ( g/cm3) Vậy:(g/cm3) 3.1.4. Khối lượng thể tích của đất sét nung: Mẫu L(cm) a b d1 d2 m V V2l 1 17.7 7.63 7.6 2.2 2.41 1090 1032 160.5 1.056 1.252 2 17.75 7.65 7.6 2.2 2.4 1091 1031 160.4 1.058 1.248 3 17.8 7.66 7.6 2.21 2.4 1090 1031 160.7 1.054 1.250 Vgạch=abl Vlỗ=πd2l/4 4. NHẬN XÉT: Kết quả thí nghiệm cĩ sự sai số so với lý thuyết. Nguyên nhân ở đây là do: Thao tác thí nghiệm chưa gọn gàng, cịn để ximăng dính trên cổ bình Lechatelier, bọt khí chưa bay ra hết. Sai số khi cân ximăng. Ximăng để trong phịng thí nghiệm cĩ thể bị hút ẩm. HÌNH ẢNH MỘT SỐ DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM CÂN KĨ THUẬT CÓ ĐỘ CHÍNH XÁC 0,1 GAM CÂN KĨ THUẬT CÓ ĐỘ CHÍNH XÁC 1 GAM BÌNH LƠSATƠLIÊ THÙNG CHỨA CÓ THỂ TÍCH 14,16 LÍT MUỖNG XÚC BAY BÀI 2 : XÁC ĐỊNH LƯỢNG NƯỚC TIÊU CHUẨN CỦA XIMĂNG VÀ MÁC XIMĂNG MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM: Làm quen với phương pháp và thao tác thí nghiệm xác định hai đại lượng – lượng nước tiêu chuẩn của ximăng và mác ximăng. Từ hồ ximăng có độ dẻo tiêu chuẩn, ta có thể xác định được thời gian ninh kết của ximăng và từ đó đưa ra thời gian thi công hợp lí cho ximăng và hỗn hợp bêtông v..v. Ngoài ra, từ lượng nước tiêu chuẩn, ta có thể xác định lượng nước ứng với lúc hỗn hợp bêtông có độ lưu động tốt nhất mà không bị phân tầng. Xác định mác ximăng tức là xác định một đại lượng cần phải có để tính toán cấp phối bêtông. Lượng nước tiêu chuẩn là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá ximăng. 1. THÍ NGHIỆM LƯỢNG NƯỚC TIÊU CHUẨN CỦA XIMĂNG: Lượng nước tiêu chuẩn của ximăng là lượng nước đảm bảo chế tạo hồ ximăng đạt độ dẻo tiêu chuẩn. Lượng nước tiêu chuẩn của ximăng được tính bằng % so với lượng ximăng. Độ dẻo tiêu chuẩn được xác định bằng dụng cụ Vica, với kim vica đường kính = 10 mm. Cho kim rơi từ độ cao H = 0 mm so với mặt hồ ximăng, nếu hồ ximăng đảm bảo độ cắm sâu của kim Vica từ 33 – 35 mm thì hồ ximăng đó có độ dẻo tiêu chuẩn và lượng nước ứng với độ dẻo đó chính là lượng nước tiêu chuẩn. 1.1: Dụng cụ, thiết bị và nguyên vật liệu cần có trong thí nghiệm: Dụng cụ Vica. Cân kỹ thuật độ chính xác 0,1g. Khâu hình côn bằng nhựa. Chảo hình chỏm cầu và bay (khi trộn tay) hoặc máy trộn. Ống đong hình trụ loại 150 ml, pipet, khăn lau ướt. 1.2: Trình tự thí nghiệm: Cân 400g ximăng đã qua sàng 0.63 mm. Đong lượng nước bằng 27% hoặc 29% so với lượng ximăng. Nếu trộn tay thì: Cho lượng ximăng này vào chảo trộn đã lau ẩm, dùng bay moi thành hốc ở giữa, đổ lượng nước vào, sau 30 giây bắt đầu trộn theo kiểu dằn mạnh và giật lùi, thời gian trộn khoảng 5 phút. Nếu trộn máy thì: Lau ẩm nồi trộn, cánh trộn của máy. Ta cho nước vào nồi trộn trước; sau đó, ta cho ximăng vào nồi trộn. Lắp cánh trộn vào máy, cho máy trộn ở tốc độ thấp trong 60 giây, dừng máy. Dùng bay vét sạch hồ ximăng dính ở cánh trộn và thành nồi trong khoảng thời gian 30 giây. Tiếp tục cho máy trộn ở tốc độ cao trong 120 giây. Trộn xong, dùng bay cho hồ ximăng vào khâu hình côn và cho một lần, ép sát vành khâu xuống mặt tấm micca rồi dập tấm mica lên mặt bàn 5 – 6 cái. Dùng bay đã lau ẩm gạt cho hồ ximăng bằng miệng khâu. Đặt khâu vào dụng cụ Vica. Hạ cho đầu kim Vica tựa trên miệng vành khâu, khóa chặt kim Vica; điều chỉnh kim chia vạch về số 40 ( thang chia bên phải của dụng cụ ) ( hoặc 10 nếu là thang chia bên trái ), khóa chặt kim chia vạch; di chuyển tấm mica sao cho kim vica ở giữa vành khâu. Mở vít cho kim vica tự do cắm vào hồ ximăng. Sau 30 giây, ta cố định kim và đọc giá trị. Nếu đầu kim cắm cách đáy 5 – 7 mm thì đạt. Nếu không đạt thì phải trộn mẻ khác với lượng nước nhiều hơn hoặc ít hơn 0.5%. 2. THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH MÁC CỦA XIMĂNG: Mác ximăng được xác định dựa theo: Cường độ chịu uốn của 3 mẫu vữa ximăng tiêu chuẩn. Cường độ chịu nén của 6 nửa mẫu tạo thành từ 3 mẫu vừa nói đến. 3 mẫu ban đầu dùng xác định cường độ chịu uốn phải thỏa yêu cầu sau: Kích thước mẫu thử 4x4x16 cm. Vữa ximăng là hỗn hợp ximăng – cát theo tỷ lệ 1:3. Tỷ lệ N/X là 1/2. Mẫu vữa sau khi đúc xong phải được dưỡng hộ 1 ngày trong môi trường không khí ẩm của phòng thí nghiệm và 27 ngày trong môi trường nước có nhiệt độ thường. 2.1: Dụng cụ, thiết bị và nguyên vật liệu cần có trong thí nghiệm: Khuôn đúc mẫu kích thước 4x4x16 cm. Chày đầm có kích thước mặt đáy 3,5x3,5 cm. Cân kỹ thuật độ chính xác 0.1g; ống đong thủy tinh 500 ml, pipet. Chảo hình chỏm cầu và bay (khi trộn tay) hoặc máy trộn. Máy uốn và ép mẫu, tấm đệm ép. Ximăng, cát tiêu chuẩn, nước sạch. 2.2: Trình tự thí nghiệm: Lắp ráp khuôn và lau dầu khuôn 4x4x16 cm, lắp nắp nối phía trên vào khuôn. Cân lượng ximăng X = 450 g và cát C = 1350 g ( đảm bảo tỷ lệ X/C – 1/3 ). Cát dùng ở đây là cát tiêu chuẩn ( cỡ hạt từ 0,5 – 1 mm ). Tỷ lệ N/X = 0,5 N = 225 g. Nếu trộn tay thì: Cho lượng ximăng và cát vào chảo rồi trộn đều, chảo đã được lau sạch bằng vải ẩm. Sau 1 phút, ta dùng bay moi thành hốc ở giữa, cho lượng nước ở trên vào, tiếp tục trộn đều. Nếu trộn máy thì : Lau ẩm nồi trộn, cánh trộn của máy. Ta cho nước vào nồi trộn trước; sau đó, ta cho ximăng vào nồi trộn. Lắp cánh trộn vào máy, cho máy trộn ở tốc độ thấp trong 30 giây; dừng máy. Dùng bay vét sạch vữa ximăng dính ở cánh trộn và thành nồi trong khoảng thời gian 30 giây. Tiếp tục cho máy trộn ở tốc độ cao trong 120 giây. Hỗn hợp vữa trộn xong cho vào mỗi mẫu trong khuôn theo 2 lần, lần 1 cho vữa vào khoảng hơn ½ chiều cao của khuôn, đầm 20 chày qua lại dọc theo chiều dài khuôn ( 2 lượt đi và 2 lượt về, mỗi lượt là 5 chày ). Lần 2 tiếp tục cho vữa vào đầy khuôn và cũng đầm qua lại 20 chày. Phải đầm bằng 2 tay. Dằn mỗi đầu khuôn 5 cái, dùng bay đã lau ẩm miết cho nhẵn mặt vữa. Dưỡng hộ mẫu 1 ngày trong khuôn sau đó lấy ra ngâm nước 27 ngày. Sau khi dưỡng hộ 28 ngày, lấy mẫu ra lau ráo mặt và thử cường độ ngay, không để chậm quá 10 phút. Tiến hành thí nghiệm uốn mẫu, mỗi mẫu thử bị gãy thành 2 nửa. Sau đó tiến hành thí nghiệm xác định cường độ chịu nén với 6 nửa mẫu tương ứng. Giá trị cường độ chịu uốn được tính toán : (kg/cm2) : tải trọng max lúc mẫu bị phá hoại : Khoảng cách giữa 2 gối : bề rộng mẫu xi măng Giá trị cường độ chịu nén được tính toán : (kg/cm2) P là lực nén phá hoại ứng với mỗi nửa mẫu (kg) F = 16 cm2 : tiết diện chịu lực của mỗi nửa mẫu. Mác ximăng là trị số trung bình của 4 kết quả gần nhau nhất trong 6 kết quả nén được. (kg/cm2) 3. TÍNH TOÁN KẾT QUẢ : Lượng nước tiêu chuẩn: 29% Khối lượng nước: 146g Kim vica cách đáy: 7mm Cường độ chịu uốn của ximăng: Mẫu b(cm) L(cm) Fu(kg) Ru(kg/ cm2) 1 4 10 291 68.2 2 4 10 271.5 63.6 3 4 10 240.5 56.4 Cường độ chịu uốn trung bình: Ru = 62.7(kg/cm2) Cường độ chịu nén của ximăng: Mẫu A( cm2) Fu (kg) Rn (kg/ cm2) Sai số Ghi chú 1 16 4900 306.3 11.8 Loại 2 16 2660 166.3 62.5 Loại 3 16 2930 182.95 47.4 Loại 4 16 3470 216.65 24.7 Loại 5 16 3590 224.4 20.4 Loại 6 16 4080 254.8 6.1 Nhận 5 mẫu đầu có sai số >10% nên loại. 4. NHẬN XÉT: Lượng nước tiêu chuẩn của ximăng phụ thuộc thành phần khoáng vật và độ mịn của nó. Ximăng khi bị nén thì bể ra chứ không theo những góc 450 vì mức độ kết dính của ximăng và cát kém. Cần chú ý khắc phục những nguyên nhân sai sót khi đúc mẫu để nâng cao chất lượng mẫu. BÀI 3: PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN HẠT CỦA CỐT LIỆU DÙNG CHO TÍNH TOÁN CẤP PHỐI BÊTÔNG MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM: Làm quen với phương pháp và thao tác thí nghiệm xác định đường cấp phối hạt của đá dăm và cát vàng; xác định Dmax của đá; xác định môđul độ lớn của cát. So sánh đường cấp phối hạt đã vẽ được từ thực nghiệm với vùng cấp phối hạt cho phép ( của tiêu chuẩn ); từ đó; ta kết luận loại đá và cát đó có thích hợp với việc chế tạo bêtông hay không. Xác định đường cấp phối hạt, Dmax của đá, môđul độ lớn của cát cho phép chúng ta dự đoán mức độ chặt sít của hỗn hợp bêtông, lượng dùng ximăng, lượng dùng nước cho hỗn hợp bêtông v..v. 1. THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HẠT CỦA ĐÁ DĂM: 1.1.1: Dụng cụ, thiết bị và nguyên vật liệu cần có trong thí nghiệm: Bộ rây sàng tiêu chuẩn có đường kính mắt sàng như sau: 32 – 25 – 20 – 15 - 12.5 – 10 – 5 mm Cân kỹ thuật độ chính xác 1 g. Rổ đựng đá, giá xúc đá. Đá dăm khô. 1.1.2: Trình tự thí nghiệm : Cân G = 15 kg đá dăm. Đem 15 kg đá dăm sàng qua bộ sàng tiêu chuẩn vừa kể trên. Cân lượng đá sót trên mỗi sàng, ký hiệu Gi ( i =32; 25; 20; 12,5; 10; 5 ). Tính lượng sót riêng biệt trên mỗi sàng, theo công thức : Tính lượng sót tích lũy trên sàng i ( i =32; 25; 20; 12,5; 10; 5 )theo công thức: Xác định Dmax của đá và Dmin của đá (Dmax là đường kính mắt sàng của sàng có lượng sót tích lũy nhỏ hơn và gần 10% nhất; Dmin là đường kính mắt sàng của sàng có lượng sót tích lũy lớn hơn và gần 90% nhất). Vẽ đường cấp phối hạt của đá dăm từ số liệu thực nghiệm. So sánh đường cấp phối hạt từ thực nghiệm với vùng cấp phối hạt cho phép của tiêu chuẩn. Vùng cấp phối hạt cho phép của đá dăm dùng cho bêtông là : Dmin 0,5(Dmax + Dmin ) Dmax 1,25Dmax Lượng sót tích lũy Ai (%) 90 - 100 40 - 70 0 - 10 0 2. THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HẠT CỦA CÁT: 2.1: Dụng cụ, thiết bị và nguyên vật liệu cần có trong thí nghiệm: Bộ rây sàng tiêu chuẩn có đường kính mắt sàng như sau: 5 – 2.5 – 1.25 – 0.63 – 0.315 – 0.16 mm Cân kỹ thuật độ chính xác 0,1g. Rổ đựng đá, giá xúc cát. Cát vàng đã rửa sạch và sấy khô. 2.2: Trình tự thí nghiệm: Đem cát sàng qua sàng 5 mm. Cân G = 1000 g cát vừa sàng qua sàng 5 mm. Đem 1000 g cát sàng qua bộ sàng tiêu chuẩn vừa kể trên. Cân lượng đá sót trên mỗi sàng, ký hiệu Gi (i =5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,16). Tính lượng sót riêng biệt trên mỗi sàng, theo công thức: Tính lượng sót tích lũy trên sàng i (i =5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,16) theo công thức: Vẽ đường cấp phối hạt của cát vàng từ số liệu thực nghiệm. So sánh đường cấp phối hạt từ thực nghiệm với vùng cấp phối hạt cho phép của tiêu chuẩn. Vùng cấp phối hạt cho phép của cát vàng dùng cho bêtông là: di (mm) 5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,16 Ai (%) 0 0 - 20 15 – 45 35 – 70 70 – 90 90 - 100 Tính mô đul độ lớn của cát theo công thức: Theo môđul độ lớn, ta chia cát làm 4 nhóm: 2,5 3,3 cát hạt to 2,0 2,5 cát hạt vừa 1,0 2,0 cát hạt nhỏ 0,7 1,0 cát hạt rất nhỏ 3. TÍNH TOÁN KẾT QUẢ 3.1: Xác định thành phần hạt của đá: Cỡ sàng (mm) Lượng sót riêng biệt (kg) % lượng sót riêng biệt Lượng sót tích lũy (kg) % lượng sót tích lũy 32 950 6.4 950 6.4 25 5000 33.5 5950 40 20 5700 38.2 11650 78.1 12,5 2800 18.8 14450 96.9 10 350 2.3 14800 99.3 5 60 0.4 14860 99.7 Đáy sàng 50 0.3 14910 100 ∑ 14910 Sai số thí nghiệm: Dmax = 32 mm Dmin = 12,5 mm (Dmax +Dmin)= 22,25 mm 1,25Dmax = 40 mm ĐƯỜNG BIỂU DIỄN CẤP PHỐI HẠT CỦA ĐÁ Lượng sót tích luỹ(%) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Kích thước lỗ sàng(mm) 12.5 20 22.5 32 40 3.2: Xác định thành phần hạt của cát: Cỡ sàng (mm) Lượng sót riêng biệt (g) % lượng sót riêng biệt Lượng sót tích lũy (g) % lượng sót tích lũy 5 0 0 0 0 2,5 3.4 0.34 3.4 0.34 1,25 90.6 9.06 94 9.4 0,63 345.4 34.54 439.4 43.94 0,315 351.5 35.15 790.9 79.09 0,16 183.4 18.34 974.3 97.43 Đáy sàng 18 1.8 992.3 99.23 ∑ 992.3 Sai số thí nghiệm: Môđul độ lớn: ĐƯỜNG BIỂU DIỄN CẤP PHỐI HẠT CỦA CÁT ĐƯỜNG BIỂU DIỄN CẤP PHỚI HẠT CÁT Lượng sót tích luỹ(%) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Kích thước lỗ sàng(mm) 0 0.16 0.315 0.63 0.125 2.5 5 4. NHẬN XÉT : Thành phần cấp phối hạt của đá: Đường biểu diễn cấp phối hạt của đá hoàng toàn nằm trong phạm vi cho phép do đó loại đá đem thí nghiệm được dùng làm cốt liệu cho bêtông. Thành phần cấp phối hạt của cát: Kết quả thí nghiệm cho môđul độ lớn: Mdl =2.302[2;2,4] nên cát đem thí nghiệm là cát hạt vừa. Đường biểu diễn cấp phối hạt của cát có phần nằm ngoài phạm vi cho phép nên loại cát đem thí nghiệm không được dùng làm cốt liệu cho bêtông. BÀI 4: XÁC ĐỊNH ĐỘ LƯU ĐỘNG CỦA HỖN HỢP BÊTÔNG MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM: Làm quen với phương pháp và thao tác thí nghiệm xác định độ lưu động của hỗn hợp bêtông dẻo thông thường. Từ thực nghiệm, chúng ta đưa ra nhận xét về tính công tác của hỗn hợp bêtông, khả năng lắp đầy khuôn của hỗn hợp bêtông dưới tác động của đầm lèn, so sánh với độ lưu động thiết kế ban đầu. 1. THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH ĐỘ LƯU ĐỘNG CỦA HỖN HỢP BÊTÔNG: Độ lưu động của hỗn hợp bêtông là chỉ tiêu quan trọng của hỗn hợp bêtông, độ lưu động của hỗn hợp bêtông đánh giá khả năng dễ chảy của hỗn hợp bêtông dưới tác dụng của trọng lượng bản thân hoặc gia công chấn động. Độ lưu động của hỗn hợp bêtông được đánh giá thông qua độ sụt nón hoặc là độ cứng của hỗn hợp bêtông. Đối với hỗn hợp bêtông dẻo thông thường thì độ lưu động được đánh giá thông qua độ sụt nón. 1.1: Dụng cụ, thiết bị và nguyên vật liệu cần có trong thí nghiệm: Côn thử độ sụt hình nón cụt, kích thước: chiều cao h = 300 mm, đường kính đáy dưới D = 200 mm, đường kính đáy trên d = 100 mm, côn nón cụt này được áp dụng đối với cỡ hạt lớn nhất của cốt liệu tới 40 mm. Que đầm bằng sắt tròn trơn 16 dài 600 mm. Phễu đổ hỗn hợp bêtông. Thước lá bằng kim loại độ chính xác 1 mm. Khay trộn vật liệu, bay, tấm kim loại nhẵn. Ống thủy tinh dùng đong nước, cân kỹ thuật có độ chính xác 1 g. Ximăng, cát, đá ở trạng thái khô hoàn toàn, nước sạch cần cho nhào trộn hỗn hợp bêtông. 1.2: Trình tự thí nghiệm: Sử dụng ximăng PCB40. Giả sử cấp phối của hỗn hợp bêtông M200, SN = 3 – 8 cm như sau : Ximăng = 293 kg/m3bêtông Cát = 653 kg/m3bêtông Đá = 1228 kg/m3bêtông Nước = 195 kg/m3bêtông Từ cấp phối của 1m3 bêtông, ta tính quy đổi cho việc chế tạo 12 lít bêtông ( vì thử độ sụt nón thì cần 8 lít, đúc mẫu bêtông trong khuôn 150*150*150 thì cần ít nhất là 10,2 lít ) : Ximăng = 3,516 kg/12litbêtông Cát = 7,836 kg/12litbêtông Đá = 14,736 kg/12litbêtông Nước = 2,34 kg/12litbêtông Nhào trộn hỗn hợp bêtông. Nón cụt tiêu chuẩn được lau ẩm, đặt thẳng đứng trên nền phẳng + cứng + không thấm nước. Giữ và ép chặt nón cụt tiêu chuẩn xuống nền phẳng; đổ bêtông vào nón cụt thông qua phễu; bêtông được đổ vào nón cụt thành 3 lớp; mỗi lớp được đầm 25 cái bằng que đầm tiêu chuẩn, đầm từ ngoài vào trong, que đầm phải song song đường sinh của nón cụt; kể từ lớp bêtông thứ hai, que đầm không được ăn sâu xuống lớp bêtông phía dưới quá 2 cm. Đầm xong, dùng bay xoa phẳng mặt của nón cụt, thu dọn bêtông rơi vãi ở chân nón cụt. Từ từ nhất nón cụt ra ( trong vòng 5 – 7 giây ). Đặt nón cụt tiêu chuẩn sát bên khối hỗn hợp bêtông, đặt que đầm lên nón cụt, dùng thước đo khoảng cách từ mép dưới que đầm tới đỉnh cao nhất của khối hỗn hợp bêtông. Ghi lại độ sụt đo được và so sánh với độ sụt thiết kế. - Nếu SN > 8 thì hỗn hợp bêtông nhão phải tăng lượng cát và đá sao cho C/Đ = const. Nếu SN < 3 thì hỗn hợp bêtông cứng phải tăng lượng nước và ximăng sao cho N/X = const. - Nếu khi rút côn mà khối mẫu bêtông bị đổ thì phải thử lại bằng mẫu khác. TRÌNH TỰ THỬ ĐỘ SỤT 2. TÍNH TOÁN KẾT QUẢ: Lượng ximăng: 3.5kg, cát: 7.8kg ,đá: 14.8kg, nước: 2.4 lít. Độ sụt ta đo được trong thí nghiệm là 8cm. 3. NHẬN XÉT : - độ sụt nằm trong khoảng cho phép 6 – 8cm, Không cần tiến hành lại thí nghiệm mà tiến hành đúc mẫu liền. BÀI 5: ĐÚC MẪU BÊTÔNG ĐỂ XÁC ĐỊNH MÁC ĐÁ BÊTÔNG MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM: Làm quen với phương pháp và thao tác thí nghiệm trong việc đúc mẫu bêtông để xác định mác của đá bêtông. Từ số liệu nén phá hoại mẫu thử trên thực tế, chúng ta đưa ra nhận xét về độ bền nén so với thiết kế là đạt hay không đạt, đánh giá sơ bộ độ bền của công trình hoặc cấu kiện làm từ hỗn hợp bêtông mà ta đúc thử. 1. THÍ NGHIỆM ĐÚC MẪU BÊTÔNG ĐỂ XÁC ĐỊNH MÁC CỦA ĐÁ BÊTÔNG - Mác của đá bt là cường độ nén phá hoại (lấy giá trị trung bình) của 1 tổ mẫu thử tiêu chuẩn. Tổ mẫu thử tiêu chuẩn là tổ mẫu thử như sau: Tổ gồm 3 mẫu lập phương, kích thước 1 mẫu là 150x150x150. Tổ mẫu được chế tạo và dưỡng hộ trong điều kiện chuẩn. Nghĩa là: sau khi đúc xong thì dưỡng hộ một ngày trong khuôn với t = 272 0C và W > 95%; sau 1 ngày, ta tháo khuôn và ngâm ngập các mẫu trong nước với t = 272 0C. - Trong một số trường hợp, nếu không sử dụng khuôn có kích thước 150x150x150 thì cần phải nhân giá trị nén thực tế với hệ số quy đổi. Ví dụ như sau: HÌNH DẠNG VÀ KÍCH THƯỚC MẪU (mm) HỆ SỐ TÍNH ĐỔI Mẫu lập phương: 100 x100 x100 0,91 Mẫu lập phương: 150 x150 x150 1,00 Mẫu lập phương: 200 x 200 x200 1,05 Mẫu lập phương: 300 x300 x300 1,10 Mẫu lập phương: 71,4 x 143 1,16 Mẫu lập phương: 100 x 200 1,16 Mẫu lập phương: 150 x 300 1,20 Mẫu lập phương: 200 x 400 1,24 1.1: Dụng cụ, thiết bị và nguyên vật liệu cần có trong thí nghiệm : Trong thí nghiệm này chúng ta sử dụng hỗn hợp bt vừa mới thử độ sụt ( bài 4 ) để đúc mẫu. Bộ khuôn thép 3 ngăn, một ngăn có kích thước 150x150x150. Búa cao su, bay. Que đầm bằng sắt tròn16 dài 600 mm. Bể dưỡng hộ. Máy nén mẫu, và một số dụng cụ khác. 1.2: Trình tự thí nghiệm : Khuôn được làm vệ sinh sạch, ráp khuôn, bô một lớp dầu mỏng ở mặc trong khuôn. Cho hỗn hợp bt ( đã thử độ sụt ) vào mỗi ngăn làm 2 lớp. Mỗi lớp, ta dùng que đầm đầm 25 cái đều trên toàn bộ diện tích mặt khuôn, đầm từ ngoài vào trong. Dùng búa gõ nhẹ xung quanh thành khuôn cho tới khi nước ximăng chảy, nổi lên trên mặt, dằn khuôn 6 cái, dùng bay xoa bằng khuôn. Ghi + dán nhãn ( hạng mục, ký hiệu mẫu, ngày đú, mác, người đúc ) và đem dưỡng hộ. Sau khi dưỡng hộ 1 ngày trong khuôn, lấy mẫu ra ngâm trong nước 27 ngày. Đem mẫu bt đã dưỡng hộ đủ ngày đi nén. Cường độ chịu nén của từng mẫu được tính theo công thức : (kg/cm2) là hệ số tính đổ phụ thuộc vào hình dáng mẫu thử là lực nén phá hoại mẫu, kgf là diện tích mặt chịu lực = 225 cm2 Kết quả thí nghiệm xác định cường độ nén của bt lấy bằng trị số trung bình cộng từ 3 giá trị cường độ của 3 mẫu thử. Cần xem xét điều kiện sau: 0,85RTB<RMIN và RMAX<1,15RTB. 2. TÍNH TOÁN KẾT QUẢ: Cường độ chịu nén của bêtông: Mẫu Kích thước mặt 1 (cm) Kích thước mặt 2 (cm) Diện tích trung bình F (cm2) Lực nén P (kN) Cường độ chịu nén Rn (kg/cm2) 1 14,8×14,4 14,8×14,5 213,86 417,14 195.1 2 14,4×14,6 14,5×14,55 210,61 443,04 210.4 3 14,7×14,9 14,8×14,9 219,78 394,62 197.6 R1<R3<R2 Sai số < 15% nên nhận 3 mẫu. Cường độ chịu nén trung bình sau 7 ngày: (kg/cm2) Cường độ chịu nén của bêtông sau 28 ngày: (kg/cm2) 3. NHẬN XÉT: - Bêtông có 344.2(kg/cm2) nên thuộc mác 300. - Bêtông khi bị nén thì phá hủy theo những góc 450. - Cả 3 mẫu được đúc với tỷ lệ nước, cát, đá, ximăng thích hợp, sai số nhỏ và điều kiện bảo quản hợp lý nên 3 mẫu đều đạt yêu cầu.