BÁO CÁO CUỐI KÌ MÔN THÍ NGHIỆM CƠ HỌC- KIỂM ĐỊNH CÔNG TRÌNH NHÓM 5 GVHD: TS. LÊ TÂN TP.HCM, tháng 10 năm 2019 THÀNH VIÊN NHÓM 5 STT HỌ VÀ TÊN MSSV CHỨC VỤ GHI CHÚ 1 Nhóm trưởng Hoàn thành tốt công việc được giao 2 Thành viên Hoàn thành tốt công việc được giao 3 Thành viên Hoàn thành tốt công việc được giao 4 Thành viên Hoàn thành tốt công việc được giao 5 Thành viên Hoàn thành tốt công việc được giao 6 Thành viên Không tham gia các hoạt động của nhóm MỤC LỤC BÀI 1: THÍ NGHIỆM KÉO THÉP (TCVN 197:1985) 6 1. Mục đích 6 2. Cơ sở lý thuyết 6 3. Mẫu thí nghiệm 7 4. Dụng cụ thí nghiệm 7 5. Trình tự thí nghiệm 8 6. Kết quả thí nghiệm 9 7. Tính toán kết quả 9 8. Nhận xét 10 BÀI 2: THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH MÔ ĐUN ĐÀN HỒI CỦA THÉP 11 1. Mục đích thí nghiệm 11 2. Cơ sở lí thuyết 11 3. Mẫu thí nghiệm 11 4. Dụng cụ thí nghiệm 11 5. Trình tự thí nghiệm 12 6. Tính toán kết quả 12 7. Nhận xét 13 BÀI 3: XÁC ĐỊNH ĐỘ HAO MÒN LOSANGELES (LA) CỦA ĐÁ DĂM TIÊU CHUẨN 14 1. Khái niệm 14 2. Nội dung chủ yếu của phương pháp thí nghiệm 14 3. Dụng cụ thí nghiệm 15 4. Trình tự thí nghiệm 16 5. Kết quả thí nghiệm 21 Bài 4 : XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ CHỊU KÉO KHI UỐN VÀ CƯỜNG ĐỘ CHỊU KÉO DỌC TRỤC (TCVN 3119-1993) 22 1. Mục đích thí nghiệm 22 2. Dụng cụ thí nghiệm 22 3. Trình tự thí nghiệm 22 4. Tính toán kết quả 23 5. Nhận xét 24 BÀI 5: ĐÁNH GIÁ CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG TRÊN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHOAN LẤY MẪU 25 1. Mục đích 25 2. Phạm vi thí nghiệm 25 3. Quy trình thí nghiệm xác định cường độ bê tông trên cấu kiện công trình 25 4. Tính toán kết quả 28 BÀI 6: XÁC ĐỊNH ĐỘ BỀN MARSHALL CỦA BÊ TÔNG NHỰA 31 1. Khái niệm 31 2. Dụng cụ thí nghiệm 31 3. Trình tự thí nghiệm 32 4. Tính toán kết quả 34 BÀI 7: XÁC ĐỊNH ĐỘ CHỐNG THẤM NƯỚC CỦA BÊ TÔNG 36 1. Khái niệm 36 2. Dụng cụ thí nghiệm 37 3. Trình tự thí nghiệm 37 4. Kết quả thí nghiệm 38 BÀI 8: XÁC ĐỊNH MÔ ĐUN ĐÀN HỒI CỦA BÊ TÔNG KHI NÉN TĨNH 39 1. Mục đính thí nghiệm 39 2. Dụng cụ thí nghiệm: 39 3. Chuẩn bị mẫu thử 39 4. Trình tự thí nghiệm 39 5. Kết quả thí nghiệm 40 6. Tính toán kết quả 40 7. Nhận xét 41 BÀI 9: XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG HIỆN TRƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM KẾT HỢP SÚNG BẬT NẨY 42 1. Mục đích thí nghiệm 42 2. Dụng cụ thí nghiệm 42 3. Trình tự thí nghiệm 43 4. Phương pháp đo 49 5. Xử lý kết quả đo 51 6. Tính toán kết quả 54 7. Nhận xét 56
THÍ NGHIỆM KÉO THÉP (TCVN 197:1985)
Mục đích
Nghiên cứu mối quan hệ giữa lực và biến dạng trong quá trình kéo mẫu thép là rất quan trọng Qua đó, chúng ta có thể xác định các đặc trưng cơ học của thép, bao gồm giới hạn chảy, giới hạn bền, độ dãn dài tương đối khi kéo đứt và độ thắt tương đối khi kéo đứt Những thông tin này giúp đánh giá khả năng chịu lực và độ bền của vật liệu thép trong các ứng dụng thực tiễn.
Cơ sở lý thuyết
- Khi kéo đúng tâm, đồ thị liên hệ giữa lực kéo P và biến dạng dài ∆L của mẫu thép như hì
Hình 1 1 Biểu đồ quan hệ giữa lực kéo P và ∆�
+ P tl là giới hạn đàn hồi
+ P ch là giới hạn chảy
Mẫu thí nghiệm
- Mẫu thử có tiết diện tròn:
Dụng cụ thí nghiệm
Trình tự thí nghiệm
- Dùng thước kẹp đo đường kính lõi của mẫu thép đem thí nghiệm;
- Dùng thước kẹp đo đường kính của cả lõi và gân của mẫu thép đem thí nghiệm.
- Khắc vạch lên mẫu dùng để tính L1sau khi kéo đứt;
- Dự đoán lực kéo đứt của mẫu để từ đó định cấp tải trọng thích hợp;
- Chọn ngàm kéo và cấp tải của máy thích hợp với đường kính của mẫu thử;
- Đặt mẫu vào ngàm kéo, kiểm soát kim chỉ lực, bút trên rulô vẽ biểu đồ;
Chọn máy tăng lực từ từ và theo dõi lực trên đồng hồ cùng với biểu đồ Đọc giá trị lực chảy P ch, khi nội lực không tăng nhưng biến dạng lại tăng, và lực bền P B, là lực lớn nhất khi mẫu bị đứt.
- Khi mẫu đứt, tiến hành tắt máy, xả áp lực trong máy và lấy mẫu thử ra.
Kết quả thí nghiệm
- Do phòng thí nghiệm không đủ dụng cụ nên không tiến hành kéo đứt mẫu được.
Tính toán kết quả
- Đặc trưng tính bền của thép:
+ Giới hạn chảy: σ ch = F P ch 0
- Đặc trung tính dẻo của thép:
+ Độ dãn dài tương đối: δ(%) = L 1 −L 2 × 100%
+ F0 là diện tích mặt cắt ngang ban đầu của mẫu;
+ F1là diện tích mặt cắt ngang với mẫu bị cắt đứt;
+ L0, L1là chiều dài tính toán của mẫu trước và sau khi bị kéo đứt.
Nhận xét
- Mẫu thép được cắt bằng hàn nên kích thước không chính xác dẫn đến sai số và khó khăn khi đo chiều dài mẫu.
- Dễ bị sai số khi đo đường kính của thép bằng thước.
THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH MÔ ĐUN ĐÀN HỒI CỦA THÉP
Mục đích thí nghiệm
- Xác định mô đun đàn hồi (cường độ biến dạng) của thép khi kéo.
- Xác định được thông số để áp dụng vào tính toán để sử dụng thép đúng với yêu cầu sử dụng.
Cơ sở lí thuyết
Trường hợp chịu kéo đúng tâm, trong giai đoạn đàn hồi đều tác dụng lực thử đa số các vật liệu tuân theo định luật Hooke, ta có:
+ � � : là chiều dài khảo sát ban đầu.
+ Δ�: là độ dãn dàu tương ứng với khoảng � � của mẫu khi chịu lực P.
+ � � : là diện tích mặt cắt ngang của mẫu.
Mẫu thí nghiệm kéo đúng tâm có thể có mặt cắt ngang hình tròn hoặc hình chữ nhật Chiều dài mẫu cần được điều chỉnh để dễ dàng gắn được tenxo mét, và đầu mẫu phải phù hợp với ngàm kéo nhằm đảm bảo độ chính xác tối đa trong quá trình thí nghiệm.
- Bộ xen tơ mét công nghiệp.
- Máy kéo vạn năng 1000kN.
- Các dụng cụ liên quan khác.
Số liệuYêu cầu: dựng lại biểu đồ quan hệ (P- Δ�) của thép có số hiệu 10 Từ đó biện luận quá trình làm việc của thép và modun � đℎ
Hình 1 2 Biểu đồ quan hệ giữa P và �
Tính toán kết quả
- Bằng phương pháp nội suy biểu đồ, ta xác định được: Δ� �
- Mô đun đàn hồi của thép:
Nhận xét
- Cường độ biến dạng của đất lớn hơn cường độ phá hoại của bê tông.
- Modun đàn hồi của thép được đo trong giai đoạn đàn hồi OA.
Kết quả tính toán cho thấy mô đun đàn hồi của cốt thép phi 10 rất nhỏ, chỉ bằng một phần so với giá trị chuẩn 21x10^4 MPa trong bảng tra.
XÁC ĐỊNH ĐỘ HAO MÒN LOSANGELES (LA) CỦA ĐÁ DĂM TIÊU CHUẨN
Khái niệm
Độ hao mòn Losangeles (LA) của đá dăm phản ánh mức độ vỡ hạt của đá do va chạm giữa các hòn đá và tác động của các hòn bi thép Thí nghiệm thùng quay Losangeles được sử dụng để xác định chỉ số này, giúp đánh giá độ bền và chất lượng của đá dăm trong xây dựng.
Độ hao mòn Losangeles được định nghĩa là tỷ lệ giữa lượng cốt liệu (đá dăm) mịn bị mài mòn do tác động va đập của các hòn bi thép trong thùng quay Losangeles và tổng lượng cốt liệu (đá dăm) được đem đi thí nghiệm.
- Mục đích: thi công xây dựng cho nền móng công trình.
Nội dung chủ yếu của phương pháp thí nghiệm
Cân 5000g đá đã sấy khô và cho vào thùng quay với tốc độ 30÷33 vòng/phút, thực hiện tổng cộng 500 vòng quay Sau đó, lấy mẫu và loại bỏ hạt bị vỡ qua sàng 1,7mm, xác định khối lượng hạt trên sàng và tính phần trăm Độ hao mòn LA sẽ được xác định, với LA càng lớn thì chất lượng cốt liệu (đá dăm) càng kém.
Dụng cụ thí nghiệm
- Thùng quay Losangeles, có đường kính trong là 28 inches (711mm), quay với tốc độ 30÷33 vòng/phút.
Khay sàng 1.7mm Cân kỹ thuật
Các dụng cụ thí nghiệm liên quan
Trình tự thí nghiệm
Chuẩn bị mẫu đá dăm cho thí nghiệm bằng cách phân loại theo kích cỡ hạt Sau đó, sấy khô và cân một khối lượng cụ thể như được trình bày trong bảng 1.1.
Bảng 1 1 Bảng xác định khối lượng các nhóm hạt theo loại đá dăm
Cỡ sàng (mm) Khối lượng các nhóm hạt theo loại đá dăm (g)
Cho mẫu vào thùng quay cùng với các viên bi thép có đường kính khoảng 47mm và khối lượng từ 390 đến 445g Số lượng viên bi được quy định theo bảng 1.2, lưu ý rằng thí nghiệm không sử dụng bi sắt.
Bảng 1 2 Bảng xác định số lượng bi
Loại đá dăm Số viên bi Tổng khối lượng bi (g)
- Cho thùng quay với tốc độ 30÷33 vòng/phút, quay đủ 500 vòng.
- Lấy mẫu ra cho qua sàng 1.7mm.
- Quét sạch bụi trên đá và tiến hành cân lấy kết quả.
Kết quả thí nghiệm
- Khối lượng đá chuẩn bị thí nghiệm: G1= 5000 g
- Khối lượng đá sau khi thí nghiệm quay Losangeles: G2 = 4929 g
- Độ hao mòn LA tính theo công thức:
+ G1 là khối lượng đá dăm ban đầu (g)
+ G2 là khối lượng đá dăm còn lại trên sàng 1.7mm (g)
Khi thực hiện thí nghiệm với đá dăm có kích cỡ hạt từ 37.5mm đến 76mm, khối lượng mẫu thử cần sử dụng là 10000±50g Đá dăm cũng được phân thành nhiều cỡ hạt, thường là từ 2 đến 3 cỡ Trong quá trình thí nghiệm, cần cho vào thùng quay 12 viên bi thép và thực hiện 1000 vòng quay Các bước thí nghiệm sẽ được tiến hành tương tự như đã nêu.
Sau khi sàng xong, đá cần được rửa sạch và sấy khô để đảm bảo chất lượng Đá dăm phải được quay cùng với bi theo tiêu chuẩn quy định, tuy nhiên, do thiếu bi, độ hao mòn thực tế trở nên rất nhỏ.
XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ CHỊU KÉO KHI UỐN VÀ CƯỜNG ĐỘ CHỊU KÉO DỌC TRỤC (TCVN 3119-1993)
Dụng cụ thí nghiệm
- Bộ khuôn đế đúc mẫu
- Các dụng cụ để trộn tạo mẫu ( khay trộn, bay, thanh đầm… )
- Thước thép đo kích thước mẫu
Trình tự thí nghiệm
- Việc tạo mẫu uốn cũng thực hiện tương tự như tạo mẫu nén.
- Sau khi mẫu thử đủ tuổi bảo dưỡng đem ra thí nghiệm trên máy uốn.
- Cho máy hoạt động tác dụng lực uốn lên mẫu Lực uốn mẫu tác dụng qua dầm phụ.
- Uốn mẫu bằng cách tăng tải liên tục lên mẫu với tốc độ không đổi và bằng 0,6±0,4daN /cm trong 1s cho tới khi gãy mẫu.
- Cường độ chịu kéo khi uốn của từng viên mẫu đầm bê tông được tính theo công thức:
+ P: tải trọng uốn gãy mẫu ( daN )
+ l: khoảng cách giữa 2 gối tựa ( cm )
+ a: chiều rộng tiết diện ngang của mẫu ( cm )
+ b: chiều cao tiết diện ngang mẫu ( cm )
+ γ: hệ số qui đổi về mẫu chuẩn ( được xác định trong Bảng 4)
Cường độ kéo khi uốn của bê tông được xác định dựa trên giá trị trung bình của ba mẫu, trong đó giá trị lớn nhất và nhỏ nhất không được chênh lệch quá 15% so với giá trị trung bình Nếu một trong hai giá trị này lệch quá 15% so với giá trị trung bình, cả hai giá trị lớn nhất và nhỏ nhất sẽ bị loại bỏ Do đó, cường độ kéo khi uốn của bê tông sẽ được tính dựa trên giá trị của mẫu trung bình còn lại.
- Cường độ chịu kéo dọc trục của bê tông ( R ): được tính theo cường độ kéo khi uống với công thức: R = 0,58Rku
Nhận xét
Các tiêu chuẩn hiện hành đều xem xét biến dạng của bê tông trong vùng kéo khi tính toán mô men gây ra khe nứt, tuy nhiên, điều này phụ thuộc vào các giả thiết khác nhau về sơ đồ ứng suất – biến dạng của tiết diện dầm.
ĐÁNH GIÁ CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG TRÊN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHOAN LẤY MẪU
Phạm vi thí nghiệm
- Tùy thuộc vào mục tiêu cần đánh giá, mục tiêu thí nghiệm có thể là:
+ Thí nghiệm trên toàn bộ kết cấu, cấu kiện của công trình hoặc chỉ trên một số bộ phận của kết cấu công trình cần thiết.
+ Thí nghiệm ở bề mặt kết cấu, cấu kiện hay ở vùng sâu hơn bằng phương pháp thích hợp.
Tính toán kết quả
- Cường độ chịu kéo khi uốn của từng viên mẫu đầm bê tông được tính theo công thức:
+ P: tải trọng uốn gãy mẫu ( daN )
+ l: khoảng cách giữa 2 gối tựa ( cm )
+ a: chiều rộng tiết diện ngang của mẫu ( cm )
+ b: chiều cao tiết diện ngang mẫu ( cm )
+ γ: hệ số qui đổi về mẫu chuẩn ( được xác định trong Bảng 4)
Cường độ kéo khi uốn của bê tông được xác định dựa trên giá trị trung bình của ba mẫu, với điều kiện rằng giá trị lớn nhất và nhỏ nhất không được chênh lệch quá 15% so với giá trị trung bình Nếu một trong hai giá trị này vượt quá mức chênh lệch 15% so với viên trung bình, cả hai giá trị lớn nhất và nhỏ nhất sẽ bị loại bỏ Trong trường hợp này, cường độ kéo khi uốn sẽ được tính dựa trên giá trị của viên trung bình còn lại.
- Cường độ chịu kéo dọc trục của bê tông ( R ): được tính theo cường độ kéo khi uống với công thức: R = 0,58Rku
Các tiêu chuẩn hiện hành đều xem xét biến dạng của bê tông trong vùng kéo khi tính toán mô men gây ra khe nứt, tuy nhiên, điều này phụ thuộc vào các giả thiết khác nhau về sơ đồ ứng suất và biến dạng của tiết diện dầm.
BÀI 5: ĐÁNH GIÁ CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG TRÊN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHOAN LẤY MẪU
Đánh giá sự phù hợp và nghiệm thu các kết cấu hoặc bộ phận kết cấu của công trình mới xây dựng là rất quan trọng, nhằm đảm bảo chúng đáp ứng đúng thiết kế ban đầu và tuân thủ các tiêu chuẩn hiện hành.
Chỉ số cường độ thực tế của cấu kiện và kết cấu là yếu tố quan trọng để đánh giá mức độ an toàn của công trình trước tác động của tải trọng hiện tại Điều này cũng là cơ sở cần thiết cho việc thiết kế, cải tạo và sửa chữa các công trình đang sử dụng.
- Tùy thuộc vào mục tiêu cần đánh giá, mục tiêu thí nghiệm có thể là:
+ Thí nghiệm trên toàn bộ kết cấu, cấu kiện của công trình hoặc chỉ trên một số bộ phận của kết cấu công trình cần thiết.
+ Thí nghiệm ở bề mặt kết cấu, cấu kiện hay ở vùng sâu hơn bằng phương pháp thích hợp.
3 Quy trình thí nghiệm xác định cường độ bê tông trên cấu kiện công trình:
Xác định khối lượng kết cấu, cấu kiện, vùng đơn lẻ:
Trong trường hợp thí nghiệm kết cấu, nếu có nghi ngờ về chất lượng hoặc cần đánh giá kỹ lưỡng một số cấu kiện đơn lẻ, chỉ nên tiến hành thí nghiệm riêng cho các cấu kiện, kết cấu hoặc vùng cụ thể đó.
- Trường hợp thí nghiệm đánh giá tổng thể một công trình:
Để xác định khối lượng thí nghiệm, cần phân loại các hạng mục kết cấu và cấu kiện được chế tạo từ cùng một loại bê tông, đồng thời có thời gian và điều kiện thi công giống nhau, cũng như tính chất làm việc tương đồng.
+ Xác định khối lượng bê tông của cấu kiện và tham khảo các tiêu chuẩn nghiệm thu tương ứng để thính khối lượng cần thí nghiệm.
Đối với các công trình yêu cầu kiểm tra tổng thể, khối lượng kết cấu và các cấu kiện kiểm tra cần phải đạt mức bằng hoặc lớn hơn khối lượng được quy định bởi cơ quan thiết kế hoặc theo tiêu chuẩn hiện hành.
Đối với các công trình yêu cầu kiểm tra lại hoặc kiểm tra xác suất, khối lượng kiểm tra nên chiếm từ 5 đến 10% khối lượng cần thí nghiệm theo tiêu chuẩn Tuy nhiên, cần đảm bảo có ít nhất 1 kết quả thí nghiệm cho từng loại kết cấu và cấu kiện.
Trong những trường hợp cần thiết, việc kiểm tra các kết cấu và cấu kiện có thể được thực hiện theo yêu cầu của chủ đầu tư hoặc cơ quan có thẩm quyền chỉ định.
Lựa chọn vị trí và vùng kiểm tra:
Quan trắc bề mặt kết cấu là quá trình quan trọng để ghi nhận hiện trạng, xác định vị trí các vết nứt, rỗ, và các khu vực hở cốt thép Việc này giúp phát hiện bất kỳ dấu hiệu nào có thể liên quan đến việc đánh giá chất lượng bê tông trong tương lai.
Sử dụng thiết bị dò cốt thép kết hợp với việc xem xét các bản vẽ thiết kế và hoàn công giúp xác định các vùng và vị trí phù hợp cho phương pháp khoan lấy mẫu hoặc siêu âm.
Để đảm bảo chất lượng bê tông được xác định mang tính đại diện và đặc trưng cho cấu kiện, cần phân bố các vị trí và vùng thử một cách hợp lý, nhằm không làm thay đổi tính chất làm việc của kết cấu.
Xác định số lượng mẫu khoan:
Số lượng mẫu khoan cho mỗi cấu kiện cần đảm bảo tối thiểu 1 tổ mẫu, tương đương với 3 viên Trong một số trường hợp đặc biệt, một tổ mẫu có thể chỉ gồm 2 viên.
Tính toán xác định cường độ bê tông hiện trường (� �� ):
- Xác định cường độ chịu nén của từng mẫu khoan theo công thức:
� �� - Trong đó: P là tải trọng phá hoại (N) và F là diện tích bề mặt chịu lực cảu mẫu khoan (��� 2 )
- Xác định cường độ bê tông hiện trường của từng mẫu khoan (� ℎ�� ) theo công thức:
D: hệ số ảnh hưởng của phương khoan so với phương đổ bê tông
+ D = 2,5 khi phương khoan vuông góc với phương đổ bê tông
+ D = 2,3 khi phương khoan song song với phương đổ bê tông
: hệ số ảnh hưởng tỷ lệ chiều cao (ℎ/� �� ) và phải nằm trong khoảng từ 1 ÷ 2
Bảng 1 4 Bảng tra hệ số ảnh hưởng tỷ lệ chiều cao với đường kính mẫu khoan h/d 2.0 1.9 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0
�: hệ số ảnh hưởng cảu cốt thép trong mẫu khoan
+ Trường hợp không có cốt thép � = 1
+ Trường hợp mẫu khoan chỉ chứa 1 thanh thép � �1
Với: � � : đường kính danh định của thanh thép nằm trong mẫu khoan (mm)
�: khoảng cách từ trục thanh thép đến đầu gần nhất của mẫu khoan, lưu ý là khoan đã được gia công bề mặt (cặt, gọt) (mm)
Khi mẫu khoan chứa từ 2 thanh thép trở lên, cần xác định khoảng cách giữa từng thanh cốt thép với các thanh còn lại Nếu khoảng cách này nhỏ hơn đường kính của thanh cốt thép lớn nhất, chỉ cần tính ảnh hưởng của thanh cốt thép có trị số lớn hơn đến cường độ của mẫu khoan.
� được xác định như sau: Σ� � × �
- Xác định cường độ bê tông hiện trường theo công thức:
- Trong đó: � ℎ�� là cường độ bê tông hiện trường của mẫu khoan thứ i và n số mẫu khoan trong tổ mẫu.
Xác định cường độ bê tông yêu cầu:
- Khi bê tông được chỉ định bằng cấp bê tông theo cường độ chịu nén, cường độ bê tông yêu cầu (� �� ) chính là cấp bê tông B(���, �/�� 2 )
- Khi bê tông được chỉ định bằng mác bê tông theo cường độ chịu nén M, cường độ bê tông yêu cầu (� �� ) được xác định theo công thức:
Đánh giá cường độ bê tông trên kết cấu công trình:
Cường độ bê tông hiện trường của viên mẫu được xác định là giá trị cường độ nhỏ nhất trong tổ mẫu, với các yếu tố khác đã được nêu rõ ở phần trước.
Bảng 1 5 Phụ lục tương quan giá trị cường độ bê tông theo cấp và mác( MPa)
Yêu cầu: Hãy đánh giá cường độ bê tông trên kết cấu công trình với số liệu như sau:
STT Kích thước mẫu Thông số cốt thép trong mẫu khoan Phương khoan mẫu
D(mm) h(mm) � � 1 (mm) � 1 (mm) � � 2 (mm) � 2 (mm)
- Diện tích bề mặt chịu lực của mẫu số 1: � = × � 2 = × 153,8 2 = 18578,15�� 2
- Cường độ chịu nén của mẫu số 1:
- Cường độ bê tông mẫu số 1:
� = 2,3 do phương khoan song song với phương đổ bê tông.
= 1,095 do mẫu số 1 có 2 thanh thép.
- Diện tích bề mặt chịu lực của mẫu số 2: � = × � 2 = × 155,5 2 = 18991,12�� 2
- Cường độ chịu nén của mẫu số 2:
- Cường độ bê tông hiện trường của mẫu số 2:
� = 2,3 do phương khoan song song với phương đổ bê tông
= 1,045 do mẫu số 2 có 1 thanh thép
- Diện tích bề mặt chịu lực của mẫu số 3: � = × � 2 = × 154,65 2 4 4
- Cường độ chịu nén của mẫu số 3:
- Cường độ bê tông hiện trường của mẫu số 3:
� = 2,5 do phương khoan song song với phương đổ bê tông
� = 1 do mẫu số 3 không có cốt thép
- Cường độ bê tông hiện trường:
- Cường độ bê tông yêu cầu: bê tông M250
- Đánh giá cường độ bê tông trên kết cấu công trình:
- Kết luận: Cường độ bê tông thỏa điều kiện cho phép
XÁC ĐỊNH ĐỘ BỀN MARSHALL CỦA BÊ TÔNG NHỰA
Độ bền Marshall là chỉ số đo lường khả năng chịu nén của mẫu vật liệu, được xác định qua phương pháp thí nghiệm Marshall Mẫu thử có dạng hình trụ với đường kính 101,6mm và chiều cao 63,5mm, và độ bền này được tính bằng đơn vị daN.
Độ dẻo của bê tông nhựa được xác định qua khả năng nén dẹt của mẫu tại thời điểm phá hoại, dựa trên thí nghiệm độ bền Marshall Đơn vị đo độ dẻo là 1/10mm.
- Máy thí nghiệm Marshall (máy nén, đồng hồ đo lực, đồng hồ lực đo biến dạng).
- Khuôn đúc mẫu đường kính 101,6mm
- Vật liệu bê tông nhựa (8 ÷ 10)��
- Dụng cụ để trộn, đúc tạo mẫu
- Dụng cụ ngâm mẫu để duy trì nhiệt độ
Để chuẩn bị vật liệu, trước tiên cần nung nóng ở nhiệt độ từ 140 đến 160 độ C Sau đó, cho vật liệu vào khuôn và đầm chặt bằng chày tiêu chuẩn nặng 4,55kg với chiều cao rơi 46cm, thực hiện 75 lần đầm cho mỗi mặt Cuối cùng, sử dụng bàn ép để nhẹ nhàng lấy mẫu ra khỏi khuôn và để mẫu ổn định ở nhiệt độ phòng trong 48 giờ.
- Mẫu thí nghiệm còn là mẫu khoan từ mặt đường có đường kính 101mm.
Đun và ngâm mẫu trong nước có nhiệt độ 60 ± 1°C trong 60 phút, đảm bảo mực nước ngập mặt mẫu khoảng 3cm Sau khi hoàn tất, vớt mẫu ra và sử dụng giẻ mềm để lau khô nước trên bề mặt mẫu.
- Lắp đặt mẫu vào khuôn giá, lắp đồng hồ đo biến dạng.
Thiết bị thực hiện tác dụng lực nén với tốc độ 50mm/phút, ghi nhận lực tại thời điểm mẫu bị phá hoại cùng với trị số biến dạng tương ứng.
Quá trình thí nghiệm cần được thực hiện nhanh chóng, hoàn thành trong vòng 90 giây kể từ khi lấy mẫu ra khỏi thùng ngâm Giá trị lực phá hoại mẫu được xác định chính là độ bền Marshall.
Nếu chiều cao của mẫu thí nghiệm không đạt tiêu chuẩn 63,5mm, kết quả cuối cùng sẽ được tính bằng cách nhân giá trị thí nghiệm với hệ số hiệu chỉnh tương ứng được nêu trong bảng 1.6.
- Độ dẻo Marshall được tính bằng đơn vị 1/10mm trị số bị nén dẹt lại
- Ghi chú: Đệ bền và độ dẻo Marshall lấy theo giá trị trung bình 3 mẫu thử.
- Dùng thước kẹp và cân điện tử xác định chiều cao, đường kính bà khối lượng của mẫu; từ đó tính được thể tích từng mẫu:
Mẫu 1: Mẫu đúc Mẫu 2: Mẫu khoan
- Trọng lượng riêng từng mẫu được tính bằng công thức:
Chiều cao (cm) Đường kính (cm)
XÁC ĐỊNH ĐỘ CHỐNG THẤM NƯỚC CỦA BÊ TÔNG
Kết quả thí nghiệm
- Độ chống thấm của bê tông được xác định bằng cấp áp nước tối đa mà ở đó có 4 trong
6 viên mẫu thử chưa bị nước xuyên qua Theo kết quả thì đó chính là cấp áp lực được xác định như trên trừ đi 2.
- Áp lực đó gọi là mức chống thấm của bê tông và được kí hiệu là: B2, B4, B6, B8, B10 và B12.
Thí nghiệm này giúp xác định độ chống thấm của bê tông, từ đó lựa chọn cấp phối thiết kế phù hợp với yêu cầu chống thấm của chủ đầu tư.
- Tùy theo cấu kiện làm việc mà đổi mẫu thử có điều kiện tương đồng với cấu kiện.
- Xuyên qua 2 viên, tính toán tại cấp thử nhưng trừn đi 2, xuyên qua 1 viên lấy cấp vừa thử.
XÁC ĐỊNH MÔ ĐUN ĐÀN HỒI CỦA BÊ TÔNG KHI NÉN TĨNH
Mục đính thí nghiệm
- Xác định cường độ biến dạng của bê tông.
- Thước đo bằng lá thép
- Bộ kẹp đo biến dạng
Chuẩn bị mẫu thử
- Chuẩn bị 6 viên mẫu hình lăng trụ, 3 viên dùng để thử cường độ, 3 viên dùng để thử mô đun đàn hồi.
Trên mỗi mặt đứng của viên mẫu, kẻ 4 đường trung bình song song với trục dọc để xác định khoảng cách đo biên dạng Khoảng cách này được đặt cách đều 2 đáy viên mẫu, với kích thước tối thiểu lớn hơn 2,5 lần đường kính hạt lớn nhất của cốt liệu, nhưng không nhỏ hơn 100mm và 50mm khi sử dụng thiết bị đo biến dạng là khung lắp đồng hồ và biến dạng kế đòn bẩy, đồng thời tối đa không vượt quá 2/3 chiều cao viên mẫu.
- Dựa vào các đường kẻ đã vạch, gá dụng cụ đo biến dạng lên 4 mặt của viên mẫu.
- Xác định cường độ của lăng trụ: dung 3 viên mẫu xác định cường độ chịu nén của từng viên
- Xác định modul đàn hồi:
Đặt từng viên vào trung tâm của thớt dưới máy nén và áp dụng tải tạo ứng suất ban đầu là 0.5 daN/cm² lên mẫu Ghi lại giá trị đo được từ đồng hồ ở cả bốn mặt đứng của từng viên.
Tăng tải lên mẫu với tốc độ 6±4 daN/cm² trong 1 giây cho đến khi đạt ứng suất thử bằng khoảng 1/3 giá trị cường độ lăng trụ đã xác định Giữ tải ở mức ứng suất này trong 60 giây và ghi lại giá trị đồng hồ ở cả 4 mặt trong khoảng thời gian 30 giây tiếp theo.
Để tính toán biến dạng tương đối ở từng mặt, ta lấy hiệu số giữa hai lần đọc đồng hồ gắn trên mỗi mặt, sau đó chia cho khoảng cách Cuối cùng, giá trị biến dạng trung bình của cả bốn mặt sẽ được tính toán dựa trên các kết quả này.
- Cường độ lăng trụ của từng viên mẫu bê tông được tính theo công thức:
- � �� = � (���/�� 2 )Trong đó: P là tải trọng phá hoại (daN) và F là diện tích tiết diện
- Mô đun đàn hồi khi nén tĩnh (E0) của từng viên mẫu được tính bằng daN/cm2 theo công thức:
∆� (���/�� 2 ) σ: Áp lực tác dụng lên 1 đơn vị diện tích
(daN/cm 2 ) H: chiều cao mẫu (chỉ tính phần thí nghiệm E0), (mm) ΔH: biến dạng đàn hồi của mẫu (mm).
P đh (kN) Chiều cao TN
- Áp lực tác dụng lên 1 đơn vị diện tích
- Mô đun đàn hồi của mẫu:
Dễ bị nhầm lẫn khi quy đổi cường độ phá hoại của mẫu chuẩn về mẫu trụ.
XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG HIỆN TRƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM KẾT HỢP SÚNG BẬT NẨY
Phương pháp đo
- Sử dụng máy siêu âm để xác định được vận tốc siêu âm Được xác định bằng công thức sau:
i: Khoảng cách truyền xung siêu âm hay là khoảng cách giữa 2 đầu thu và phát của máy (mm).
t: Thời gian truyền xung siêu âm (s)
- Dùng súng bắn bê tông để xác định số vạch của bề mặt bề tông
- Sau khi có được hai số liệu này ta sử dụng bảng 7 của TCVN 171:1989 để tra cường độ bê tông tiêu chuẩn.
- Bề mặt bê tông cần phải nhẵn, không ướt, phẳng, không có khuyết tật
- Vùng kiểm tra phải có diện tích không nhỏ hơn 400 �� 2
- Mỗi vùng tiến hành đo ít nhất 4 điểm siêu âm và 10 điểm bằng súng và theo thứ tự siêu âm trước đo bằng súng sau.
Xử lý kết quả đo
- Cường độ của cấu kiện bê tông:
K: là số vùng kiểm tra trên cấu kiện, kết cấu.
Ri: là cường độ nén của vùng kiểm tra thứ i, Ri được xác định theo công thức:
+ R0 là cường độ của vùng kiểm tra thứ I được xác định theo bảng tra (bảng 10 – TCVN
171:1989) tương ứng với vận tốc siêu âm ( v i ) và trị số bật nẩy ( n i ) đo được trong vùng đó.
C0 là hệ số ảnh hưởng dùng để đánh giá sự khác biệt giữa thành phần bê tông tại khu vực thử nghiệm và bê tông tiêu chuẩn Hệ số C0 được xác định thông qua một công thức cụ thể.
+ C 1 là hệ số ảnh hưởng của mác xi măng sử dụng để chế tạo cấu kiện, kết cấu xây dựng, được xác định dựa vào bảng 1.7
Bảng 1 7 Bảng xác định hệ số ảnh hưởng của mác xi măng �1
C2 là hệ số ảnh hưởng của hàm lượng xi măng sử dụng cho 1m 3 bê tông, được xác định dựa vào bảng 1.8
Bảng 1 8 Bảng xác định hệ số ảnh hưởng của hàm lượng xi măng �2
Hàm lượng xi măng (kg/m 3 ) C2
C3 là hệ số ảnh hưởng của loại cốt liệu lớn sử dụng để chế tạo cấu kiện, kết cấu xây dựng, được xác định dựa vào bảng 1.9
Bảng 1 9 Bảng xác định hệ số ảnh hưởng của loại cốt liệu lớn �3
Loại cốt liệu lớn C3 v >4400 (m/s) v > 4400 (m/s) Đá dăm 1,00 1,00
C4 là hệ số ảnh hưởng liên quan đến đường kính lớn nhất của cốt liệu được sử dụng trong việc chế tạo các cấu kiện và kết cấu xây dựng, và giá trị này được xác định dựa trên bảng 1.10.
Bảng 1 10 Bảng xác định hệ số ảnh hưởng của đường kính lớn nhất của cố liệu �4 Đường kính cốt liệu lớn nhất (mm) C4
Khi không xác định được các hệ số ảnh hưởng, hệ số ảnh hưởng chung C0 sẽ được lấy bằng 1, dẫn đến kết quả thí nghiệm chỉ mang tính chất định tính.
- Trong trường hợp có đầy đủ mẫu lưu, để nâng cao độ chính xác của phương pháp, cần kiểm tra hệ số ảnh hưởng chung C 0 theo trình tự sau:
+ Xác định hệ số ảnh hưởng chung theo công thức (3).
+ Tiến hành đo siêu âm và súng bật nẩy trên mẫu lưu để xác định cường độ chịu nén trung bình ( R 0 ) của mẫu lưu theo bảng tra (bảng 10 – TCVN 171:1989).
+ Thí nghiệm nén phá hoại các mẫu lưu trên máy nén để xác định cường độ nén trung bình (
+ Tính hệ số ảnh hưởng thực nghiệm Ct theo công thức:
+ So sánh Ct và C0 để chọn hệ số ảnh hưởng chung:
: thì hệ số ảnh hưởng chung lấy bằng C0, Ct hoặc giá trị trung bình của C0 và Ct
: thì hệ số ảnh hưởng chung lấy giá trị trung bình của C0 và Ct.
Cần xem xét toàn bộ quy trình thí nghiệm và các yếu tố ảnh hưởng Nếu kết quả mẫu không thay đổi, nên loại bỏ hệ số không hợp lệ và sử dụng hệ số ảnh hưởng chung.
- Xác định cường độ nén của 1 cấu kiện Bê tông bằng phương pháp không phá hoại Biết :
- Thành phần đặc trưng gồm:
Xi măng PC30, hàm lượng: 320 kg/� 3
Đá dăm có Dmax = 40mm
- Kết quả đo từng cấu kiện:
Vận tốc siêu âm trung bình (m/� 2 )
Trị số bật nảy trung bình (vạch)
Cường độ vùng kiểm tra � � (daN/�� 2 )
Trị số bật nảy (vạch)
Trị số bật nảy trung bình Cường độ tra
Hàm lượng xi măng: 320 kg/� 3 � 2 = 0.96
Đá dăm có Dmax = 40mm �4 =1
- Hệ số ảnh hưởng thực nghiệm:
- Cường độ chịu nén của vùng kiểm tra thứ i
- Cường độ của cấu kiện: � = ∑ � �
- Chưa được thực hiện trên máy siêu âm.
- Chú ý các lưu ý đã được nêu ở trên.