thu nghiem vat lieu( pham duy huu)

1

PHẠM DUY HỮU (chủ biên)

NGUYỄN BẢO KHÁNH- ðẶNG THUỲ CHI

THỬ NGHIỆM VẬT LIỆU

VÀ CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG

TRƯỜNG ðẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

HÀ NỘI - 2007

2

Viện khoa học và công nghệ xây dựng giao thông Trường ðại học GTVT

[email protected]

LỜI NÓI ðẦU Giáo trình thử nghiệm vật liệu và công trình xây dựng ñược viết theo

chương trình ñào tạo chuyên ngành vật liệu và công nghệ xây dựng và các chuyên ngành theo ngành Xây dựng công trình giao thông.

Nội dung của Giáo trình bao gồm các thử nghiệm chính cho các vật liệu xây dựng cầu ñường như cốt liệu, bê tông, xi măng, bitum, bê tông át phan, thép, phần thiết kế thành phần vật liệu và thử nghiệm chất lượng vật liệu trong công trình.

Giáo trình ñược dùng cho sinh viên chuyên ngành vật liệu và công nghệ xây dựng, chuyên ngành cầu ñường và các chuyên ngành khác thuộc ngành xây dựng công trình giao thông. Giáo trình có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho các cán bộ nghiên cứu và nghiên cứu sinh.

Giáo trình ñược viết theo tiêu chuẩn Việt Nam và các tiêu chuẩn Quốc tế ñang ñược sử dụng ở Việt Nam: tiêu chuẩn ASTM - AASHTO.

Phần thiết kế thành phần vật liệu trình bày các phương pháp thiết kế phần vật liệu và các thí dụ về tính toán thành phần các chất kết dính vô cơ, bê tông xi măng, bê tông át phan và thép xây dựng.

Chương 8 - Thí nghiệm công trình - trình bày về ñánh giá chất lượng bê tông, thử nghiệm siêu âm, thí nghiệm kết cấu bê tông cốt thép theo TCVN.

Phân công biên soạn như sau: Chủ biên: GS.TS. Phạm Duy Hữu. Biên soạn: Chương 1, 2, 3- ThS. ðặng Thuỳ Chi Chương 4, 5, 6, 8- GS.TS. Phạm Duy Hữu Chương 7 - GS.TS. Phạm Duy Hữu- Nguyễn Bảo Khánh Trong quá trình biên soạn giáo trình có thể còn những chỗ chưa hợp lý,

rất mong ñược sự góp ý của bạn ñọc. Nhóm tác giả xin cám ơn sự giúp ñỡ và ñóng góp ý kiến của tập thể bộ

môn VLXD -Trường ðại học GTVT và các nhà khoa học Trường ðại học GTVT.

3

Nhóm tác giả

CÁC TỪ KHÓA

Phạm Duy Hữu; Thử nghiệm vật liệu; Thử nghiệm công trình xây dựng; Cốt liệu; Xi măng; Bê tông xi măng; Bitum; Bê tông asphalt; Thép xây dựng; Thí nghiệm không phá hủy; TCVN; ASTM; AASHTO.

Chương 1

THÍ NGHIỆM CÁT, ðÁ, NƯỚC XÂY DỰNG

1. Mở ñầu

Chương này trình bày các phương pháp thí nghiệm các tính chất chung (cơ lý) của cát, ñá và nước dùng trong xây dựng, chủ yếu là làm cốt liệu cho bê tông xi măng và bê tông asphan: Các yêu cầu kỹ thuật của nước cho bê tông và cách thử nước;

Các tính chất cơ bản là: Khối lượng riêng, khối lượng thể thích, ñộ ẩm, ñộ rỗng, thành phần hạt, các chỉ tiêu về cường ñộ và ñộ bền.

Phương pháp thử chủ yếu ñược trình bày theo TCVN và theo các tiêu chuẩn ASTM và AASHTO.

2. Cát xây dựng - Yêu cầu kỹ thuật TCVN 7570 - 2006

- Phân loại theo mô ñun ñộ lớn chia làm hai nhóm chính là cát thô và cát mịn ghi ở bảng 1.1

Bảng 1.1

Tên các chỉ tiêu Thô Mịn

1- Môñun ñộ lớn 2 - 3,3 0.7 - 2

Cát có mô ñun ñộ lớn từ 1-2 có thể dùng chế tạo bê tông cấp B15-B25

- Thành phần hạt: Phải phù hợp với các qui ñịnh ghi trên bảng 1.2 tuỳ theo loại cát.

Bảng 1.2. Yêu cầu về thành phần hạt của cát dùng cho bê tông nặng

Lượng sót tích lũy, % theo khối lượng Kích thước lỗ sàng, mm

Cát thô Cát mịn

2,5

1,25

0 – 20

15 – 45

0

0 - 15

4

0,63

0,315

0,14

35 – 70

65 – 90

90 – 100

0 - 35

5 - 65

65 - 90

Lượng lọt qua sàng 0,14 không lớn hơn

10 35

- ðộ sạch: Cát không ñược lẫn các chất bẩn và phải phù hợp với các chỉ tiêu qui ñịnh ghi ở bảng sau.

Bảng 1.3

Các chỉ tiêu Cấp bê tông cao hơn B30 Cấp bê tông thấp hơn hoặc bằng B30

1. Sét và các tạp chất dạng cục

2. Hàm lượng bùn, bụi, sét, %

0

1,5

0,25

3

- Tạp chất hữu cơ xác ñịnh theo phương pháp so màu không ñược thấp hơn màu chuẩn

- Hàm lượng ion Cl- trong cát chế tạo bê tông cốt thép dự ứng lực không lớn hơn 0,01% và bê tông cốt thép thường không lớn hơn 0,05% tính theo ion clo tan trong axit.

- Cần kiểm tra phản ứng kiềm - silic theo TCVN 7572-14 và 7572-14:2006

3. Thí nghiệm xác ñịnh các chỉ tiêu của cát theo TCVN

Theo TCVN, cát có kích thước từ 0,14 – 5 mm. Trong cát không có thành phần hạt có kích thước lớn hơn 10 mm. Các hạt có kích thước từ 5 – 10 mm không ñược chiếm lớn hơn 10% tính theo khối lượng. Các hạt lọt qua sàng 0,14 mm (1890 lỗ/cm2) không ñược vượt quá 10% theo khối lượng.

3.1. Lấy mẫu cát (TCVN 337 - 86)

Mẫu cát ñể kiểm tra chất lượng ñược lấy từ các lô cát. Trên bãi khai thác, lô cát là khối lượng cát do một cơ sở sản xuất trong một ngày và ñược giao nhận cùng một lúc. Nếu cát ñược sản xuất theo từng cỡ hạt riêng biệt thì lô cát là khối lượng cát của cùng một cỡ hạt ñược sản xuất trong một ngày. Lô cát tại các kho ñược qui ñịnh với khối lượng không quá 500T (350 m3).

Mỗi lô cát lấy từ 10 ñến 15 mẫu cục bộ. Trên các băng chuyền, mẫu cục bộ ñược lấy ñịnh kỳ từ 0,5 ñến 1h và lấy trên suốt chiều ngang băng chuyền cát. Mẫu cục bộ của cát trong kho ñược lấy từ nhiều ñiểm khác nhau theo chiều cao ñống cát

5

từ ñỉnh xuống tới chân. Nếu cát ở trong các bể chứa thì phải lấy cả mặt trên và dưới ñáy bể.

Các mẫu cục bộ ñược gộp lại, trộn kỹ và rút gọn theo phương pháp chia tư hoặc chia ñôi mẫu bằng thùng chứa có máng nhỏ ñể ñược mẫu trung bình. Khối lượng mẫu trung bình không ít hơn 40 kg.

Rút gọn mẫu theo phương pháp chia tư: ðổ cát lên một tấm kính hay ñĩa tròn, san phẳng và kẻ hai 2 ñường thẳng vuông góc với nhau ñể chia mẫu thành 4 phần ñều nhau. Lấy 2 phần bất kỳ ñối ñỉnh nhau, gộp lại làm một sau ñó trộn kỹ và rút gọn như trên tới khi ñạt ñược khối lượng cần thiết.

Rút gọn mẫu bằng thùng chứa có hai máng nhỏ theo hình 3.1. ðổ mẫu cát vào thùng chứa, san phẳng rồi mở máng cho cát chảy theo hai phía ra ngoài. Dùng lượng cát của một máng ñể tiếp tục rút gọn như thế cho tới khi ñạt ñược khối lượng cần thiết.

Hình 1.1. Thùng chia cát

Từ mẫu trung bình lấy mẫu thí nghiệm cho từng chi tiết theo bảng sau. Cho phép xác ñịnh nhiều chỉ tiêu từ một mẫu thử nếu trong quá trình thử tính chất của cát không bị thay ñổi. Khối lượng cát còn lại ñược dùng làm mẫu lưu.

Bảng 1.4

Tên phép thử Khối lượng một mẫu thí nghiệm (kg)

1. Xác ñịnh khối lượng riêng

2. Xác ñịnh khối lượng thể tích xốp và ñộ xốp

3. Xác ñịnh ñộ ẩm

4. Xác ñịnh thành phần hạt và mô ñun ñộ lớn

5. Xác ñịnh hàm lượng chung bụi, bùn, sét

6. Xác ñịnh hàm lượng sét

7. Xác ñịnh lượng tạp chất hữu cơ

8. Xác ñịnh hàm lượng sunfua trioxit

0,03

5 – 10 (tùy theo hàm lượng sỏi chứa trong cát)

1

2

2

0,5

0,25

0,40

0,30

6

Hình 1.2. Bình khối lượng riêng

9. Xác ñịnh hàm lượng mica

3.2. Xác ñịnh khối lượng riêng của cát

a) Thiết bị thử

Bình khối lượng riêng;

Cân kỹ thuật với ñộ chính xác 0,01 g;

Bình hút ẩm;

Tủ sấy;

Bếp cách cát hoặc bếp cách thuỷ.

b) Chuẩn bị mẫu thử

Từ mẫu cát trung bình, cân lấy 30g rồi ñem sàng qua sàng có ñường kính lỗ 5mm. Sau ñó sấy ở nhiệt ñộ 105 – 1100C ñến khối lượng không ñổi. Sau khi sấy, mẫu ñược ñể nguội trong bình hút ẩm ñến nhiệt ñộ phòng rồi ñem trộn ñều và chia làm hai phần ñể tiến hành thử 2 lần song song nhau.

c) Tiến hành thử

ðổ mỗi mẫu thử vào một bình khối lượng riêng ñã rửa sạch, sấy khô và cân sẵn (m1) cân bình khối lượng riêng chứa mẫu cát (m2). ðổ nước cất có nhiệt ñộ phòng vào bình khối lượng riêng ñến ngập khoảng 2/3 thể tích bình. Lắc ñều bình chứa mẫu cát và nước rồi ñặt hơi nghiêng lên bếp cách cát hay cách thuỷ và ñun sôi trong khoảng 15’ - 20’ phút ñể ñuổi hết bọt khí ra khỏi bình. Cũng có thể ñuổi hết bọt khí ra khỏi bình bằng cách hút không khí tạo chân không trong bình hút ẩm.

Sau khi ñuổi hết bọt khí ra khỏi bình, lau sạch xung quanh và ñể nguội ñến nhiệt ñộ phòng. ðổ thêm nước cất vào bình ñến vạch ñịnh mức ở cổ bình rồi cân bình chứa cát và nước cất (m3). Sau ñó ñổ mẫu thử ra, rửa sạch bình, ñổ nước cất vào ñến vạch ñịnh mức rồi lại cân (m4).

d) Tính kết quả

Khối lượng riêng của từng mẫu (ρ), g/cm3 chÝnh x¸c ®Õn 0,01 g/cm3, tÝnh theo

c«ng thøc:

)()(

).(

2314

12

mmmm

mm nc −−−

−=

ρρ

Trong ñó:

m1- Khối lượng bình không, g;

m2- Khối lượng bình chứa cát, g;

m3- Khối lượng bình chứa cát và nước cát, g;

m4- Khối lượng riêng của nước cất, lấy bằng 1 g/cm3.

7

Khối lượng riêng của cát là trung bình cộng kết quả của hai lần thử, khi kết quả của hai lần thử chênh lệch nhau không quá 0,02g/cm3.

Trường hợp kết quả của hai lần thử chênh lệch nhau quá 0,02 g/cm3 thì phải xác ñịnh lần thứ ba và khi ñó khối lượng riêng của cát là trung bình cộng kết quả của hai lần thử có kết quả gần nhau.

Chú thích:

1. Khi thử cát gồm các loại hạt xốp thì ngoài việc xác ñịnh khối lượng riêng của cát (khối lượng thể tích của hạt) còn có thể xác ñịnh khối lượng riêng của hạt. Khi ñó phải nghiền cát ñể có cỡ hạt nhỏ hơn 0,11mm, và tiến hành thử theo thứ tự ghi ở trên.

2. Cho phép xác ñịnh dung tích bình một lần và dùng cho tất cả các lần thử thay cho việc cân khối lượng bình chứa nước trong mỗi lần thử. Dung tích của bình xác ñịnh theo khối lượng riêng của cát (P), tính theo công thức:

32

12 ).(

mmV

mm

n

nc −+

−=

ρρ

ρ

Trong ñó:

V- Dung tích bình, m1.

ý nghĩa những ký hiệu còn lại cũng giống như trong công thức ở mục d.

3.3. Xác ñịnh khối lượng thể tích xốp và ñộ xốp cát (TCVN 340-86)

a) Thiết bị

è ng ñong dung tích 1 lít (kích thước bên trong: ñường kính 108 mm, chiều cao 108 mm);

Cân kỹ thuật;

Tủ sấy;

Thước lá kim loại;

Sàng có kích thước mắt sàng 5mm.


Từ mẫu cát trung bình, lấy 5 ÷ 10 kg (tuỳ theo lượng sỏi trong cát) sấy khô ñến khối lượng không ñổi. Sau ñó ñể nguội mẫu ñến nhiệt ñộ phòng rồi sàng qua lưới sàng có kích thước mắt sàng 5 mm.


Lấy cát ñã chuẩn bị ở trên, ñổ từ ñộ cao 10 cm vào ống ñong sạch, khô và cân sẵn cho ñến khi lấy cát tạo thành hình chóp trên miệng ống ñong, dùng thước kim loại gạt ngang miệng ống rồi ñem cân.


8

Hình 1.3. Lưới sàng

Khối lượng thể tích xốp của cát gc, chính xác ñến 0,01 g/cm3 theo công thức:

V

mmc

12 −=γ

theo TCVN 339 - 86, và khối lượng thể tích xốp (γc). ðộ xốp của cát (X0) % chính xác ñến 0,1 %, theo công thức:

100010 x

Xc

c

ργ

−=

Trong ñó:

γc- Khối lượng thể tích xốp của cát, kg/ m3

rc - Khối lượng riêng của cát, g/cm3.

Chú ý: ðộ xốp của cát có thể ñược xác ñịnh gần ñúng bằng cách ñổ ñầy cát vào bình ño thể tích, sau ñó thêm nước vào bình ñể nước chiếm thể tích rỗng. Lượng nước ñổ thêm vào tương ứng với ñộ xốp của cát cần xác ñịnh gần ñúng.

3.4. Xác ñịnh ñộ ẩm của cát (TCVN 341-86)


Cân kỹ thuật;

Tủ sấy.

b) Tiến hành thử

Từ cát cần thí nghiệm, lấy hai lượng cát với khối lượng mỗi lần không nhỏ hơn 0,5 kg. ðổ mẫu thử vào một bình ñem cân kỹ thuật chính xác ñến 0,1 %. Sấy mẫu thử ñến khối lượng không ñổi ở nhiệt ñộ 105 ÷ 110 0C.

c) Tính kết quả

ðộ ẩm của mỗi mẫu thử (W) %, chính xác ñến 0,1% theo công thức:

1002

21 xm

mmW

−=

Trong ñó:

m1- Khối lượng mẫu thử trước khi sấy khô, g;

m2- Khối lượng mẫu thử sau khi sấy khô, g.

ðộ ẩm của cát là trung bình cộng kết quả của hai lần thử.

3.5. Xác ñịnh thành phần hạt và mô ñun ñộ lớn của cát (TCVN 342-86)


Cân kỹ thuật;

Bộ lưới sàng có kích thước sàng

9

là 10; 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,14mm

(hình 3.3);

Tủ sấy.

b) Chuẩn bị mẫu

Từ mẫu cát trung bình, lấy 2 kg cát sấy khô ở nhiệt ñộ 105 ÷ 1100C ñến khối lượng không ñổi. Sàng mẫu qua sàng có kích thước mắt sàng là 10 và 5 mm. Cân khối lượng hạt còn lại trên sàng (m10 và m5) và tính tỷ lệ phần trăm lượng hạt chứa trong cát có kích thước 5 - 10 mm (a5) và hàm lượng hạt có ñộ lớn hơn 10 mm (a10) chính xác ñến 0,1 % theo công thức:

10055 x

m

ma =

1001010 x

m

ma =

Trong ñó:

m- Lượng cát ñem sàng, g;

m5, m10- Lượng cát trên sàng có ñường kính lỗ 5 và 10 mm, g;

Sau khi loại bỏ hết những hạt có ñường kính lớn hơn 5 mm, cát ñược ñưa vào thí nghiệm.


Cân lấy 1000g cát ñã chuẩn bị ở trên và ñem sàng lần lượt qua bộ sàng có kích thước mắt sàng 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,14 mm.

Có thể tiến hành sàng bằng tay hay bằng máy. Khi sàng bằng tay thì thời gian kéo dài ñến khi 1 phút lượng cát lọt qua mỗi sàng không lớn hơn 0,1% khối lượng mẫu thử. Cho phép xác ñịnh thời gian sàng bằng phương pháp ñơn giản sau: ðặt tờ giấy xuống dưới mỗi sàng rồi sàng ñều, nếu không có cát lọt qua sàng thì không sàng nữa. Khi sàng bằng máy thì thời gian ñược quy ñịnh cho từng loại máy.

Cân lượng cát còn trên mỗi lưới sàng chính xác ñến 1%.


Lượng sót riêng biệt (a) trên sàng có kích thước lỗ sàng i là tỉ số giữa khối lượng cát sót trên sàng này với khối lượng cát ñem sàng, ñược tính bằng (%) chính xác ñến 0,1% theo công thức:

100xm

ma i

i =

Trong ñó:

mi- Khối lượng cát còn lại trên sàng kích thước mắt i, g;

10

m- Khối lượng mẫu thử, g.

Lượng sót tích lũy (A), trên sàng kích thước lỗ sàng i là tổng lượng sót trên sàng có kích thước mắt sàng lớn hơn nó và phần sót trên bản thân nó. Lượng sót tích luỹ %, chính xác ñến 0,1% theo công thức.

Ai = a2,5 + a1,25 + … + ai

Trong ñó:

a2,5 … ai- Lượng sót riêng trên sàng kích thước mắt i, %.

Mô ñun ñộ lớn của cát (M) trừ sỏi có kích thước hạt lớn hơn 5mm ñược tính chính xác tới 0,1 theo công thức:

10014,0315,063,025,15,2 AAAAA

M++++

=

Trong ñó:

14,0315,063,025,15,2 ;;;; AAAAA - Lượng sót tích luỹ trên các sàng kích thước mắt

sàng tương ứng là 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,14 mm.

Kết quả xác ñịnh thành phần hạt cát ñược ghi vào bảng sau.

e) ðánh giá kết quả

So sánh cấp phối hạt của cát và môñun ñộ lớn của cát ñối với yêu cầu của tiêu chuẩn.

3.6. Xác ñịnh hàm lượng chung bụi, bùn, sét của cát (TCVN 343-86)

Hạt bụi, bùn, sét trong cát là những hạt có kích thước nhỏ hơn 0,05 mm.


Cân kỹ thuật;

Tủ sấy;

Bình rửa cát hay thùng trụ

chiều cao 300 mm có ống xi phông;

ðồng hồ bấm giây.


Từ mẫu cát trung bình, cân lấy 1000 g cát ñã sấy khô ñến khối lượng không ñổi. ðổ lượng cát này vào bình thí nghiệm rồi ñổ nước sạch cho tới khi chiều cao lớp nước trên cát ñạt khoảng 200 mm. Ngâm cát trong nước khoảng 2h, thường xuyên khuấy trộn. Cuối cùng khuấy mạnh cát và nước trong bình rồi ñể yên trong 2phút. Sau ñó, ñổ nước ñục ra, chỉ ñể lại trên cát một lớp nước khoảng 30 mm. Tiếp

11

tục ñổ nước vào và rửa cát như vậy cho ñến khi nước tháo ra không còn vẩn ñục nữa.

Chú ý: nước ñổ vào bình rửa cao nhất chỉ tới ngang lỗ tràn phía trên, còn nước bẩn ñược tháo ra qua hai vòi phía dưới.

Sau khi rửa cát xong, sấy khô tới khối lượng không ñổi và ñem cân.


Hàm lượng chung bụi, bùn, sét trong cát tính bằng (%) chính xác ñến 0,1% theo công thức:

1001 xm

mmSc

−=

Trong ñó:

m- Khối lượng mẫu cát trước khi rửa, g.

m1- Khối lượng mẫu khô sau khi rửa, g.

Hàm lượng sét và bụi trong cát dùng cho bê tông không ñược lớn hơn 5% theo khối lượng. Nếu vượt quá thì trước khi ñem dùng phải ñược rửa sạch bằng nước.

3.7. Xác ñịnh hàm lượng tạp chất hữu cơ trong cát (TCVN 345-86)


Cân kỹ thuật;

Bếp cách thủy;

Bình trụ thủy tinh trong suốt, dung tích 250ml (ñường kính trong từ 36 – 40 ml);

Dung dịch natri hydroxyt kỹ thuật 3%;

Thang mầu ñể so sánh.


Cân 250g cát từ mẫu trung bình. ðổ vào mẫu thử vào bình trụ dung tích 250ml ñến mức 130ml, tiếp ñó ñổ dung dịch NaOH 3% vào cho ñến mức 200ml. Khuấy mạnh hỗn hợp trong bình và ñể yên trong 24h. Trong thời gian này, cứ 4h kể từ lúc bắt ñầu thử lại khuấy 1 lần. Sau ñó, ñem so sánh mầu chất lỏng trên cát với thang mầu chuẩn.

Khi chất lỏng trên cát không có mầu rõ rệt ñể so sánh thì ñem chưng bình hỗn hợp trên bếp cách thủy trong 2 – 3h ở nhiệt ñộ 60 – 700C rồi lại so sánh như trên.

c) ðánh giá kết quả

Nếu mầu của phần chất lỏng trên cát không sẫm hơn mầu chuẩn thì cát thí nghiệm dùng sản xuất bê tông tốt. Nếu sẫm hơn mầu chuẩn cần phải tiến hành các thí nghiệm cơ học ñể ñánh giá chất lượng cát. Lúc này phải ñúc hai loại mẫu vữa xi

12

măng ñể thí nghiệm, một loại dùng cát ñang cần kiểm tra, còn một loại dùng cát có chất lượng tốt.

3.8. Xác ñịnh hàm lượng sunphat và sunfit trong cát (TCVN 346-86)

a) Thiết bị và thuốc thử

Cân kỹ thuật;

Lưới sàng (4900 lỗ/cm2);

Cân phân tích;

Bình hút ẩm;

Tủ sấy;

Cốc nung (dung tích 500 ml);

Máy khuấy;

Bếp ñiện;

Lò nung;

Máy lắc;

Bình ñong (dung tích 1000ml);

Thuốc thử (chất chỉ thị bari clorua);

Metyl ñỏ.


Lấy mẫu cát trung bình ñem sàng qua lưới sàng có kích thước 5 mm ñể loại bỏ những hạt sỏi. Lấy 400g cát ñem nghiền nhỏ cho lọt qua lưới sàng (4900 lỗ/cm2). Từ ñó lấy 200g cát ñã nghiền nhỏ chia làm 2 phần ñể tiến hành 2 lần thử song song. Số cát ñã nghiền còn dư lại dùng ñể thăm dò SO3 trước khi ñịnh lượng.


Thử thăm dò: ðổ 40 – 50 g cát ñã nghiền vào cốc 500 ml cho thêm vào 250 ml nước cất khuấy ñều trong thời gian trên 4h sau ñó nhỏ 2 – 3 giọt axit clohydric và 5ml bari clorua 10% vào cốc, ñun tới 500C rồi ñể yên trong 4h. Khi trong cốc ñó lắng chất màu trắng tức là trong cát có chứa các muối gốc sunphat, sunfit. Lúc ñó cần tiến hành thử ñể xác ñịnh hàm lượng SO3.

Lấy 100g cát ñã sấy khô ñến khối lượng không ñổi và ñã nghiền nhỏ cho lọt qua lưới sàng 4900 lỗ/cm2. ðổ mẫu thử vào bình có 500ml nước cất, ñút nút kín, bọc sáp bên ngoài và lắc ñều trong thời gian không ít hơn 4h. Sau ñó lại khuấy ñều và lọc qua giấy lọc. Lấy 100ml dung dịch ñã lọc, cho vào cốc nung có chứa 250ml nước cất, nhỏ 4 – 5 giọt chất chỉ thị mầu vào ñó ñể cho dung dịch biến mầu. Nhỏ axit clohyñric (HCl) vào cốc cho ñến khi dung dịch có mầu ñỏ thì lại nhỏ 4 – 5 giọt

13

bari clorua (BaCl2) 10% vào cốc rồi trộn ñều lên. Muốn cho bari sunphat (BaSO4) kết tủa nhiều thì ñem ñun dung dịch tới 60 – 700C trong 2h rồi ñể yên trong vài giờ nữa hoặc ñể cách ñêm.

Lọc dung dịch qua giấy lọc không tro ñã nhúng nước, tráng cốc bằng nước lọc và cũng ñổ lên giấy lọc cho cặn ñọng bên trên giấy lọc.

Bỏ giấy lọc cặn vào chén nung ñã rửa sạch và cân sẵn. ðặt chén nung vào lò nung có nhiệt ñộ 700 – 8000C trong 15 – 20 phút. Lấy chén ra ñể nguội trong bình hút ẩm ñến nhiệt ñộ phòng rồi ñem cân bằng cân phân tích, chính xác ñến 0,0001 g.


Hàm lượng SO3 chứa trong mẫu thử (P) tính bằng phần trăm (%) chính xác ñến 0,01% theo công thức:

343,0100)(5 01 xx

m

mmxP

−=

Trong ñó:

m1- Khối lượng chén chứa cặn, g;

m0- Khối lượng không chén chứa cặn, g;

m- Khối lượng mẫu thử, g;

0,343- Hệ số chuyển BaSO4 thành SO3.

3.9. Xác ñịnh hàm lượng mica trong cát (TCVN 4376-86)


Tủ sấy;

Cân phân tích;

Bộ sàng cát: 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,14 mm;

Giấy nhám (có thể dùng giấy in rônêô…) khổ giấy 330 x 210mm;

ðũa thủy tinh.


Cân 300g cát từ mẫu bình quân, sấy khô ñến khối lượng không ñổi ở nhiệt ñộ 105 – 1100C. ðể nguội mẫu ñến nhiệt ñộ phòng. Sàng cát qua sàng có kích thước lỗ 5 mm. Cân 200g cát dưới sàng rồi chia hai phần, mỗi phần 100g.


Dùng 100g cát ñã chuẩn bị ở trên, sàng qua sàng 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,14 mm. Bỏ cát hạt dưới sàng 0,14mm. Cát còn lại trên mỗi sàng ñể riêng.

ðổ lượng cát trên từng sàng (mỗi lần từ 10 – 15g) lên mặt tờ giấy nhám, dùng ñũa thủy tinh gạt mỏng cát trên giấy rồi nghiêng tờ giấy ñổ nhẹ cát sang tờ giấy

14

khác, các hạt mica còn dính lại trên giấy ñể riêng ra một chỗ. Làm như vậy nhiều lần ñến khi tổng khối lượng mica còn dính lại trên giấy sau một lần thêm một cỡ hạt không quá 0,02g.

Tách xong mmica cho 1 cỡ hạt thì gộp toàn bộ lượng mica ñã tách ñược và tiến hành loại bỏ các hạt cát nhỏ còn lẫn vào. Làm xong tất cả các cỡ hạt thì gộp lại toàn bộ lượng mica của cả mẫu ñem cân bằng cân phân tích.


Hàm lượng mica trong cát (mc) tính bằng (%) chính xác ñến 0,01% theo công thức:

1001 xm

mmc =

Trong ñó:

m1- Khối lượng mica của cả mẫu thử, g.

m- Khối lượng cát ñem thử, g.

Hàm lượng mica của cát tính bằng trung bình cộng kết quả hai lần thử song song.

4. Thí nghiệm xác ñịnh các chỉ tiêu của cát theo tiêu chuẩn AASHTO (ASTM)

Cốt liệu nhỏ (cát) theo tiêu chuẩn AASHTO là các hạt nhỏ hơn hoặc bằng 4,75mm. Cốt liệu nhỏ có thể là cát tự nhiên, cát nghiền (sỏi cuội nghiền, ñá nghiền) hay hỗn hợp cát tự nhiên – cát nghiền.

Việc lấy mẫu cát ñể thí nghiệm ñược qui ñịnh giống như TCVN.

4.1. Xác ñịnh khối lượng riêng và ñộ hút nước của cát theo AASHTO T84 (ASTM C128)


Cân kỹ thuật có ñộ chính xác tới 0,1g;

Khuôn hình côn bằng kim loại có ñường kính trong ñáy trên là 38mm, ñáy dưới là 89mm, chiều cao 74mm và chiều dày 4mm;

Chày ñầm bằng kim loại có khối lượng bằng 340 ± 15g, ñầu phẳng tròn có ñường kính bằng 25 ± 3mm;

Bình ñịnh mức có dung tích ñến vạch ñịnh mức bằng 500ml.

b) Tiến hành thử ñộ hút nước (trạng thái bão hòa trong mặt ngoài khô)

Mẫu cát lấy theo phương pháp lấy mẫu ñược giảm nhỏ bằng phương pháp chia tư hoặc phân ñôi ñể ñược một lượng mẫu khoảng trên 1000g. Phun nước ñể tưới ẩm

15

cát và giữ ẩm trong 24h. Sau ñó rải cát thành một lớp mỏng rồi gia nhiệt nhẹ bằng cách phun khí nóng (dùng máy sấy tóc) và xới cát, làm cho cát khô ñều. ðổ cát vào khuôn hình côn và ñầm nhẹ bằng chày 25 cái, gạt bằng mặt, rồi rút nhẹ khuôn lên theo phương thẳng ñứng. Nếu cốt liệu trong côn sụt xuống và trải ñều thì cốt liệu ở trạng thái bão hòa mặt ngoài khô. Nếu khối cốt liệu giữ nguyên hình côn mà không sụt xuống là quá ẩm, khi ñó phải sấy tiếp và làm lại thí nghiệm như trên. Nếu cốt liệu sụt quá nhanh, là khô quá. Khi ñó phải trộn thêm nước, sấy lại và tiếp tục thí nghiệm. Xác ñịnh ñộ hút nước trong bão hoà mặt ngoài khô của cốt liệu nhỏ bằng phương pháp sấy.

Mẫu cát ñược phân ñôi ñể làm hai mẫu thử cho hai thí nghiệm song song ñể ñuợc kết quả trung bình.

c) Tiến hành thử khối lượng riêng

Cân mẫu thử có ñộ ẩm nêu trên chính xác tới 0,1g (G1). Mẫu ñược ñổ vào bình ñịnh mức có khối lượng ñã biết và có dung tích bằng 500ml. ðể không khí dễ thoát ra, ñổ một ít nước vào bình trước khi ñổ mẫu.

Lăn nghiêng bình trên một mặt phẳng ñể bọt khí thoát ra hết. Sau ñó ñặt bình vào chậu nước ở nhiệt ñộ 23 ± 1,70C trong 1h, rồi thêm nước cho ñến ngang vạch 500ml và cân khối lượng chính xác ñến 0,1g (C). Khối lượng bình ñựng nước tới vạch ñịnh mức là B.

Sấy khô mẫu, rồi cân với ñộ chính xác 0,1g ñược khối lượng G2.


Tính ñộ hút nước bão hoà trong mặt ngoài khô theo công thức:

Hn = 2

21

G

GG −

Trong ñó: G1, G2- Khối lượng của mẫu trước và sau khi sấy.

Tính khối lượng riêng của cốt liệu nhỏ ở trạng thái bão hòa trong mặt ngoài khô (ρbh) theo công thức:

ρbh = CGB

G

−+ 1

1

Tính khối lượng riêng của cốt liệu nhỏ ở trạng thái khô theo công thức:

ρk = CGB

G

−+ 1

2

4.2 Xác ñịnh khối lượng thể tích và ñộ hổng giữa các hạt của cát theo AASHTO T19/T19M (ASTM C29/C29M)


Cân kỹ thuật có ñộ chính xác bằng 0,2% khối lượng mẫu thử ñem cân;

16

Thanh ñầm làm bằng thép tròn có ñường kính 16mm, dài 500mm, ñầu tiện tròn;

Xẻng nhỏ;

Thùng ñong hình trụ bằng kim loại có dung tích tùy theo kích thước danh nghĩa lớn nhất của cốt liệu.


Lấy mẫu cốt liệu, rồi giảm nhỏ bằng phương pháp chia tư hoặc phân ñôi ñể ñược khối lượng mẫu ít nhất bằng hai lần thể tích thùng. Mẫu cốt liệu có thể ở trạng thái khô hoặc trạng thái bão hoà mặt ngoài khô. Mẫu ñược chia làm hai phần và mỗi phần ñược dùng cho một lần thử.


Lựa chọn phương pháp ñầm chặt cốt liệu trong thùng:

• Phương pháp ñầm chọc (dùng cho cốt liệu có kích thước lớn nhất bằng 37,5mm hoặc nhỏ hơn): Xúc cốt liệu ñổ vào thùng bằng xẻng ñến mức 1/3 chiều cao của thùng, dùng tay san bằng mặt cốt liệu, rồi chọc 5 cái vào khối cốt liệu, phân ñều trên bề mặt cốt liệu. Sau ñó ñổ tiếp cốt liệu vào thùng ñến mức 2/3, rồi lại ñầm chọc như trên.

Cuối cùng ñổ mẫu ñến hơi ñầy quá miệng thùng và ñầm tiếp như trên. Chú ý khi ñầm lớp trên không ñược chọc xuống lớp dưới. Sau khi ñầm xong, dùng thước san cốt liệu ngang bằng mặt thùng. ðối với cốt liệu lớn không san ñược thì dùng tay xếp các hạt trên mặt khối cốt liệu sao cho thể tích phần nhô lên xấp xỉ bằng phần lõm so với mặt ngang miệng thùng.

Xác ñịnh khối lượng thùng (rỗng), khối lượng thùng + cốt liệu ñể từ ñó xác ñịnh ñược khối lượng cốt liệu trong thùng chính xác ñến 0,05kg.

• Phương pháp dập thùng trên nền cứng (dùng cho cốt liệu có kích thước danh nghĩa lớn nhất lớn hơn 37,5mm và không quá 150mm): ðổ cốt liệu vào thùng làm ba lớp như phương pháp trên. Sau khi ñổ mỗi lớp, nâng một bên ñáy thùng lên cao 50mm và cho rơi tự do 25 lần trên nền cứng như sàn bê tông xi măng, tiếp ñó lại nâng bên ñáy thùng ñối diện và dập như vậy, rồi san cốt liệu ngang mặt thùng như phương pháp ñầm chọc.

• Phương pháp xúc ñổ cốt liệu bằng xẻng: ðổ từng xẻng cốt liệu vào thùng ở ñộ cao không quá 50mm so với mép thùng, chú ý không ñể cốt liệu phân tầng, sau ñó san phẳng mặt cốt liệu như phương pháp ñầm chọc.


Khối lượng thể tích ở trạng thái khô (γk) ñược tính theo công thức sau:

γk =V

TG −

17

Trong ñó:

γk- Khối lượng thể tích của cốt liệu ở trạng thái khô, kg/m3;

G- Khối lượng của cốt liệu + thùng, kg;

T- Khối lượng thùng, kg;

V- Dung tích thùng, m3.

Khối lượng thể tích ở trạng thái bão hòa mặt ngoài khô (γbh) ñược xác ñịnh theo công thức:

γbh =n

k

H01,01+

γ

Trong ñó: Hn- ðộ hút nước, %.

Khối lượng thể tích của cốt liệu ñược tính chính xác ñến 10 kg/m3.

ðộ hổng của cốt liệu (H) ñược xác ñịnh theo công thức:

H =nk

knk

ρργρρ )(100 −

Trong ñó:

ρk- Khối lượng riêng của cốt liệu ở trạng thái khô;

ρn- Tỉ trọng của nước.

Xác ñịnh thành phần hạt và mô ñun ñộ lớn của cát theo AASHTO T27 (ASTM C136)



Bộ sàng tiêu chuẩn lỗ vuông có với kích thước lỗ sàng lần lượt bằng: 0,15; 0,3; 0,6; 1,18; 2,36; 4,75 mm;

Máy lắc sàng.


Lấy mẫu cốt liệu, rồi giảm nhỏ bằng phương pháp chia tư hoặc phân ñôi ñể ñược khối lượng mẫu ñủ và có dư cho thí nghiệm. Sấy khô cốt liệu, cân lấy 500g ñể thử.


Dùng mẫu ñã sấy khô ở nhiệt ñộ 110 ± 50C. Xếp chồng các sàng qui ñịnh ñể sàng mắt to nằm trên, sàng mặt nhỏ nằm dưới và cuối cùng là ñáy (không có lỗ). ðể xác ñịnh mô ñun ñộ lớn của cát phải dùng ñủ các sàng có kích thước từ 0,15 ñến 4,75mm. ðổ mẫu cốt liệu vào sàng trên cùng, rồi sàng bằng tay hoặc dùng máy lắc sàng. Thời gian sàng phải ñủ ñể hầu hết các hạt nhỏ hơn một sàng bất kì phải lọt

18

qua sàng ñó, ñược qui ước như sau: nếu lấy từng sàng ra sàng riêng trong 1phút trên tờ giấy, lượng lọt qua sàng không ñược vượt quá 0,5% khối lượng mẫu cốt liệu ban ñầu là ñược. Nếu không ñạt như vậy, phải tiếp tục sàng. Cân phần cốt liệu sót riêng trên các sàng (Sr) chính xác tới 0,1g.


Tính lượng sót riêng (Sr) ở mỗi sàng theo % của khối lượng mẫu thử.

Tính lượng sót tích lũy (Stl) ở mỗi sàng theo % khối lượng mẫu thử. Chú ý là lượng sót tích luỹ là tổng số của các lượng sót riêng trên sàng ñó và các sàng ở trên.

Tính lượng lọt (L) của mỗi sàng theo % của khối lượng mẫu thử theo công thức:

L = 100 – Stl

Tính mô ñun ñộ lớn của cốt liệu nhỏ theo công thức:

M®l = 100

15,03,06,018,136,275,4tltltltltltl SSSSSS +++++

Trong ñó:

Stl4,75, Stl

2,36,… Stl0,15- Lượng sót tích lũy trên các sàng 4,75; 2,36;…0,15mm.

e) ðánh giá kết quả

Thành phần hạt của cát dùng cho bê tông xi măng ñược qui ñịnh như bảng sau

Bảng 1-5. Yêu cầu thành phần hạt của cát cho bê tông xi măng theo AASHTO

Sàng, mm % lọt sàng theo khối lượng

9,5

4,75

2,36

1,18

0,60

0,30

0,15

100

95 – 100

80 – 100

50 – 85

25 – 60

10 – 30

2 – 10

C-�.�.�.�.�.�.�.ٿ Xác ñịnh hàm lượng hạt nhỏ hơn 0,075mm trong cát bằng phương pháp rửa theo AASHTO T11 (ASTM C117)


Sàng 0,075mm và 2,36 hoặc 1,18mm;

Cân kỹ thuật chính xác ñến 0,1% khối lượng của vật cân;

19

Thùng rửa có kích thước ñủ ñể chứa mẫu và nước ngập mẫu, có thể quấy trộn ñược dễ dàng;

Tủ sấy.


Lấy mẫu cốt liệu, rồi giảm nhỏ bằng phương pháp chia tư hoặc phân ñôi. Khối lượng mẫu thử yêu cầu theo kích thước danh nghĩa lớn nhất của cốt liệu như trong bảng sau.

Bảng 1-6

Kích thước danh nghĩa lớn nhất của cốt liệu, mm Khối lượng mẫu tối thiểu, g

2,36

4,75

9,50

19,0

37,5 và lớn hơn

100

500

1000

2500

5000


Sấy mẫu ñến khối lượng không ñổi ở nhiệt ñộ 110 ± 50C. Cân khối lượng mẫu khô chính xác ñến 0,1% khối lượng, rồi ñổ vào thùng rửa, tiếp ñó ñổ nước vào ñể mức nước cao hơn mặt mẫu. Quấy trộn mạnh mẫu bằng một cái thìa hoặc bằng dụng cụ thích hợp ñể có thể tách hoàn toàn các hạt nhỏ hơn 0,075mm ra khỏi cốt liệu và ở trạng thái lơ lửng trong nước. ðổ ngay nước có hạt mịn lơ lửng lên một chồng sàng (gồm các sàng 1,18 hoặc 2,36mm và sàng 0,075mm, sàng to ñặt trên sàng nhỏ).

ðổ tiếp nước lần 2 vào thùng rửa, lại khuấy trộn, gạn và sàng lọc như trên. Tiếp tục lặp lại các ñộng tác ñó cho ñến khi ñược nước rửa trong.

Chú thích: Có thể dùng vòi xả nước nhẹ lên vật liệu sót trên các sàng ñể tráng; chú ý không ñể vật liệu trong sàng bị bắn ra ngoài.

Hoàn trả lại các vật liệu sót trên các sàng vào phần cốt liệu ñã rửa bằng cách vỗ sàng.

Sấy cốt liệu ñã rửa ñến khối lượng không ñổi ở nhiệt ñộ 110 ± 50C rồi cân chính xác ñến 0,1% theo khối lượng mẫu ban ñầu.


Hàm lượng các hạt nhỏ hơn 0,075mm (hạt mịn) trong mẫu cốt liệu ñược % khối lượng mẫu theo công thức:

M = C

CB −100

20

Trong ñó:

M- Hàm lượng hạt nhỏ hơn 0,075mm;

B- Khối lượng mẫu cốt liệu khô ban ñầu, g;

C- Khối lượng mẫu cốt liệu khô sau khi rửa, g.

4.5. Xác ñịnh ñộ bền của cốt liệu nhỏ ngâm trong môi trường Natri sunphat (Na2SO4) hoặc Manhê Sunphat (MgSO4) theo AASHTO T104



Bình ngâm mẫu bằng thủy tinh hoặc nhựa;

Bộ sàng tiêu chuẩn ñược qui ñịnh cho cốt liệu nhỏ và cốt liệu lớn;

Tủ sấy.


Mẫu cốt liệu nhỏ ñược xác ñịnh thành phần hạt và ñược phân cỡ bằng bộ sàng gồm các sàng 9,5; 4,75; 2,36; 1,18; 0,60; 0,30mm.

Khối lượng các phần mẫu thử cốt liệu nhỏ theo các cỡ hạt ñược qui ñịnh ở bảng sau.

Bảng 1-7. Khối lượng mẫu thử cốt liệu nhỏ

Cỡ hạt, mm Khối lượng các phần mẫu thử, g

Từ 9,5 ñến 4,75

Từ 4,75 ñến 2,36

Từ 2,36 ñến 1,18

Từ 1,18 ñến 0,60

Từ 0,60 ñến 0,30

100

100

100

100

100

Chú thích: cỡ hạt từ 9,5 ñến 4,75 là cỡ hạt lọt qua sàng 9,5mm và sót trên sàng 4,75mm. Các cỡ hạt khác cũng ñược hiểu như vậy.

Chuẩn bị hóa chất thử là dung dịch Natri sunphat hoặc Manhê sunphat, trong ñó còn dư một số tinh thể muối không hòa tan hết.

ðể chế tạo dung dịch Natri sunphat, có thể hòa tan 215 - 350g Na2SO4 hoặc 700 – 750g Na2SO4.10H2O vào 1lít nước. Sau ñó ñể dung dịch ở nhiệt ñộ 23 ± 1,70C trong 48h. Dung dịch có khối lượng riêng khoảng 1151-1174g/l. Trước khi sử dụng phải ñậy kín dung dịch ñể tránh dung dịch bay hơi hoặc nhiễm bẩn. Ngay trước khi sử dụng phải quấy dung dịch.

21

ðể chế tạo dung dịch Manhê sunphat có thể hòa tan 350g MgSO4 hoặc 1400g MgSO4.7H2O vào 1lít nước, dung dịch có khối lượng riêng khoảng 1295 – 1380g/l và cũng làm như ñối với dung dịch Na2SO4.


Các phần mẫu thử ñược ngâm riêng trong các bình ñựng dung dịch Natri sunphat hoặc Manhê sunphat có nắp ñậy. Thể tích dung dịch phải nhiều gấp ít nhất 5 lần thể tích mẫu. Trong suốt quá trình thí nghiệm phải duy trì nhiệt ñộ 23 ± 1,70C. Sau 18h ngâm, vớt các phần mẫu ra khỏi dung dịch, ñể chảy hết nước rồi ñem sấy trong tủ sấy ở nhiệt ñộ 110 ± 50C cho ñến khối lượng không ñổi. Chú ý không sấy quá lâu, vì các hạt có thể bị tách vỡ. Sấy mẫu xong, ñể nguội trong phòng. ðó là một chu kì thí nghiệm. Phải thí nghiệm 5 chu kì như vậy hoặc nhiều hơn. Sau khi kết thúc chu kì cuối cùng, rửa từng phần mẫu bằng nước sạch ñể rả trôi muối sunphat. Bỏ vài giọt BaCl2 vào nước ñã rửa mẫu, nếu thấy kết tủa trắng của BaSO4 thì muối sunphat vẫn còn phải rửa tiếp cho ñến khi không thấy hiện tượng kết tủa nữa. Sau khi rửa xong, sấy khô mẫu ở nhiệt ñộ 110 ± 50C rồi sàng các phần mẫu qua các sàng qui ñịnh trong bảng sau ñể loại bỏ các hạt nhỏ bị vỡ.

Bảng 1-8. Sàng ñể loại bỏ hạt vỡ của cốt liệu nhỏ

Cỡ hạt cát, mm Cỡ sàng qui ñịnh, mm

Từ 9,5 ñến 4,75

Từ 4,75 ñến 2,36

Từ 2,36 ñến 1,18

Từ 1,18 ñến 0,60

Từ 0,60 ñến 0,30

4,76

2,36

1,18

0,60

0,30

Cân từng phần mẫu ñã sàng và tính lượng tổn thất khối lượng cốt liệu sau khi thí nghiệm, % khối lượng từng phần mẫu. Từ các % tổn thất khối lượng từng phần mẫu và % khối lượng từng cỡ hạt trong thành phần hạt của mẫu cốt liệu gốc, tính theo bình quân gia quyền ñể ñược tổng lượng tổn thất theo % khối lượng của cốt liệu dùng cho thí nghiệm.


Kết quả thử ñược ghi như mẫu trong bảng sau

Bảng 1-9. Kết quả thử cốt liệu nhỏ

22

Cỡ sàng,mm

Sàng trên

Sàng dưới

Thành phần hạt của mẫu cốt liệu gốc (% lọt sàng trên, sót sàng dưới)

Khối lượng các phần

mẫu thử, g

Lượng tổn thất khối lượng của từng phần mẫu thử,%

Lượng tổn thất ñã ñược ñiều chỉnh theo thành phần

hạt của mẫu gốc,%

< 0,15 0,1 5

0,30 0,15 12

0,60 0,30 26 100 4,2 1,1**

1,18 0,60 25 100 4,8 12

2,36 1,18 17 100 8,0 1,4

4,76 2,36 11 100 11,2 1,2

9,50 4,76 4 100 11,2* 0,4

Tæng 100 5,3

Chú thích: *Giá trị 11,2 lấy theo giá trị sát trên là 11,2% vì số 4% ở cột (3) nhỏ hơn 5%

nên về nguyên tắc không phải thí nghiệm cỡ hạt này mà dùng kết quả của cỡ hạt sát trên cỡ hạt ñó.

** Giá trị 1,1 ñược tính như sau 4,2x2,6/100 =1,1. Các giá trị khác trong cột (6) cũng ñược tính tương tự như vậy.

5. ðá dăm hoặc sỏi từ ñá thiên nhiên - Yêu cầu kỹ thuật TCVN 7570:2006

ðộ lớn của hạt ñá dăm, sỏi, sỏi dăm ñược chia thành các cỡ hạt sau:

Từ 5 ñến 10 mm; 5-20, 5-40, 5-70, 10-40, 10-70 và 20-70

Thành phần hạt của cốt liệu lớn ñược biểu thị bằng lượng sót tích luỹ trên các cỡ sàng ñược ghi trong bảng 1.10 mỗi cỡ hạt hoặc mỗi hồn hợp vài cỡ hạt phải có ñường biểu diễn thành phần hạt phù hợp với tiêu chuẩn

Bảng 1.10 thành phần hạt của cốt liệu lớn

Kích thước lỗ

sàng, mm

Lượng sót tích luỹ trên sàng, % khối lượng ứng với kích thước hạt cốt liệu lớn nhất và nhỏ nhất, mm

5-10 5-20 5-40 5-70 10-40 10-70 20-70

70 - - 0 0-10 0 0-10 0-10

40 - 0 0-10 40-70 0-10 40-70 40-70

20 0 0-10 40-70 .... 40-70 90-100

23

10 0-10 40-70 ... 90-100 90-100

5 90-100 90-100 90-100 90-100

Mác của ñá dăm từ ñá thiên nhiên xác ñịnh theo ñộ nén ñập trong xilanh (105N/ m2) phải cao hơn mác bê tông.

Không dưới 1,5 lần ñối với bê tông mác dưới 30 MPa.

Không dưới 1,2 lần ñối với bê tông mác 30 và trên 30 MPa.

ðá dăm từ ñá phún xuất trong mọi trường hợp phải có mác không nhỏ hơn 80 MPa.

ðá dăm từ ñá biến chất: không nhỏ hơn 60 MPa.

Mác cảu ñá sỏi và sỏi dăm theo ñộn nén ñập trong xilanh dùng cho bê tông mác khác nhau, cần cho phù hợp yêu cầu của bảng sau

ðá dăm làm cốt liệu lớn cho bê tông phải có cường ñộ thử trên mẫu ñá nguyên khai hoặc mác xác ñịnh thông qua giá trị ñộ nén dập trong xi lanh lớn hơn 2 lần cấp cường ñộ nén của bê tông khi dùng ñá gốc phún xuất, biến chất; lớn hơn 1.5 lần cấp cường ñộ chịu nén của bê tông khi dùng ñá trầm tích. Mác ñá dăm xác ñịnh theo giá trị ñộ nén dập trong xi lanh ñược qui ñịnh trong bảng 1.11.

Bảng 1-11

§é nÐn ®Ëp ë tr¹ng th¸i b·o hoµ n−íc, % M¸c

cña ®¸

d¨m,

MPa

§¸ trÇm tÝch §¸ x©m nhËp vµ ®¸ biÕn chÊt

§¸ phón xuÊt

140 - §Õn 12 §Õn 9

120 §Õn 11 Lín h¬n 12 ®Õn 16 Lín h¬n 9 ®Õn 11

100 Lín h¬n 11 ®Õn 13 Lín h¬n 16 ®Õn 20 Lín h¬n 11 ®Õn 13



40 Lín h¬n 20 ®Õn 28 - -

30 Lín h¬n 28 ®Õn 38 - -

20 Lín h¬n 38 ®Õn 54 - -

Sỏi và ñá dăm dùng làm cốt liệu cho bê tông các cấp phải có ñộ nén dập trong xi lanh phù hợp với yêu cầu trong bảng 1.12

24

Bảng 1-12

§é nÐn ®Ëp ë tr¹ng th¸i b·o hoµ n−íc, kh«ng lín h¬n,

%

M¸c bª t«ng

Sái Sái d¨m

B25 vµ lín h¬n 8 10

Tõ B15-B25 12 14

ThÊp h¬n B15 16 18

ðộ hao mòn khi va ñập của cốt liệu lớn thí nghiệm theo 7572 -12: 2006 không lớn hơn 50% theo khối lượng

Hàm lượng hạt thoi dẹt trong ñá dăm, sỏi và sỏi dăm không vượt quá 15% ñối vơí bê tông cấp cao hơn B30 và không vượt quá 35% ñối với cấp B30 và thấp hơn.

Chú thích: Hạt thoi dẹt và hạt có chiều rộng hoặc có chiều dày nhỏ hơn hay bằng 1/3 chiều dài.

Tập chất hữu cơ trong cốt liệu lớn xác ñịnh theo phương pháp so màu không thấp hơn màu tiêu chuẩn

Hàm lượng sét, bùn, bụi phần trăm theo khối lượng trong ñá dăm sỏi và sỏi không lớn hơn 1% ñối với bê tông cấp cao hơn B30, không lớn hơn 2% với cấp từ B15-B30.

Hàm lượng ion clo tan trong axit trong cốt liệu lớn không vượt quá 0.01% thí nghiệm theo TCVN 7572-15: 2006

Khả năng phản ứng kiềm silic với cốt liệu lớn ñược kiểm tra theo TCVN 7272-14: 2006 phải nằm trong vùng cốt liệu vô hạn

6. Thí nghiệm xác ñịnh các chỉ tiêu của cốt liệu lớn (ñá dăm, sỏi) theo TCVN 7572-2006

6.1. Cốt liệu cho bê tông và vữa- lấy mẫu TCVN 7572-1

Khi kiểm tra chất lượng ñá dăm (sỏi) ở nơi khai thác thì mỗi ca phải lấy mẫu trung bình một lần. Mẫu trung bình lấy cho từng hỗn hợp các cỡ hạt nếu không phân cỡ ở mỗi dây chuyền sản xuất. Với ñá dăm (sỏi) ñể ở kho thì cứ 300 tấn (hoặc 200 m3) ñược coi là một lô và phải lấy mẫu trung bình một lần cho từng loại hạt cỡ riêng.

Lấy mẫu trung bình bằng cách chọn gộp các mẫu cục bộ. ë nơi khai thác mẫu cục bộ ñược lấy bằng cách chặn ngang băng tải theo chu kỳ ñể lấy phần vật liệu rơi ra. Tùy theo ñộ ñồng nhất của vật liệu, cứ 0,5 – 1h lại lấy mẫu cục bộ một lần. Lấy mẫu trung bình ở các kho bằng cách chọn gộp 10 ñến 15 mẫu cục bộ cho một lô ñá dăm (sỏi). Nếu kho là các hộc chứa thì mẫu cục bộ lấy ở lớp trên mặt và lớp dưới

25

ñáy hộc chứa. Lớp dưới ñáy lấy bằng cách mở cửa ñáy hộc chứa cho vật liệu rơi ra. Tuỳ theo ñộ lớn của hạt ñá dăm (sỏi) khối lượng mẫu cục bộ lấy theo bảng sau.

Bảng 1.13

Kích thước lớn nhất của hạt (mm) Khối lượng mẫu cục bộ (kg)

5 2,5 10 2,5 20 5,0 40 10,0 70 15,0

Các mẫu cục bộ ñem gộp lại, trộn kĩ và rút gọn (như ñối với cát) ñể có mẫu trung bình. Khối lượng mẫu trung bình của ñá dăm (sỏi) dùng ñể thử một loại chi tiêu phải không nhỏ hơn bốn lần khối lượng ghi ở bảng sau.

Bảng 1.14

Khèi l−îng mÉu nhá nhÊt cña ®¸ d¨m (sái) cÇn thiÕt ®Ó thö (kg) tuú theo cì h¹t (mm) Tªn chØ tiªu cÇn thö

5 - 10 10 - 20 20 - 40 40 - 70 Trªn 70

1. Khèi l−îng riªng, khèi l−îng thÓ tÝch®é hót n−íc

0,5 1,0 2,5 2,5 2,5

2. Khèi l−îng thÓ tÝch xèp 6,5 15,5 30,0 60,0 60,0

3. Thµnh phÇn cì h¹t 5,0 5,0 15,0 30,0 50,0

4. Hµm l−îng bôi sÐt bÈn 0,25 1,0 5,0 15,0 15,0

5. Hµm l−îng h¹t thoi dÑt 10,0 10,0 10,0 20,0 30,0

6. §é Èm 1,0 2,0 5,0 10,0 20,0

7. X¸c ®Þnh thµnh phÇn th¹ch häc

0,25 1,0 10,0 15,0 35,0

8. §é nÐn ®Ëp trong xilanh

§−êng kÝnh 75mm

§−êng kÝnh 150mm

0,8

6,0

0,8

6,0

+

6,0

+

+

+

+

9. §é hao mßn trong m¸y Los Angeles

10,0 10,0 20,0 + +

Chú thích:

26

Hình 1.5. Cân thủy tĩnh

1. ðá dăm thuộc cỡ hạt có dấu cộng (+) trước khi ñem thử phải ñập vỡ nhỏ bằng cỡ hạt ñứng trước nó trong bảng trên. Sau ñó lấy khối lượng mẫu bằng khối lượng mẫu của cỡ hạt mới nhận ñược.

2. ðể tiến hành một số phép thử ñá dăm (sỏi) thì khối lượng mẫu cần thiết lấy bằng tổng khối lượng các mẫu thử cần thiết cho mỗi phép thử ñó.

6.2. Xác ñịnh khối lượng riêng của ñá nguyên khai, ñá dăm (sỏi)


Bình khối lượng riêng 100 ml, nút có ống mao dẫn;

Cân kỹ thuật với ñộ chính xác 0,01g;

Cốc thuỷ tinh nhỏ ñể ñựng mẫu;

Cối, chày ñồng, gang hoặc bằng sứ;

Bình hút ẩm ñường kính 150 ñến 200;

Tủ sấy có bộ phận ñiều chỉnh nhiệt ñộ;

Bếp cách cát hoặc cách thuỷ;

Bàn chải sắt.


Mẫu ñá gốc ñược ñập nhỏ thành cục có kích thước không nhỏ hơn 40mm. cân 3 kg làm sạch các bẩn của cốt liệu. Ngâm mẫu liên tục 48 giờ. Vớt mẫum dùng khăn lau khô mặt ngoài cân xác ñịnh khối lượng mẫu chính xác ñến 0,1g: m2 cân mẫu bằng cân thuỷ tĩnh ñược m3. Vớt mẫu ra xấy khô ñến khối lượng không ñổi, ñể nguội cân chính xác ñến 0.1g: m1.


Khối lượng riêng của ñá gốc, ρa, g/cm3:

ρa=ρN.m1/(m1-m3)

6.3. Xác ñịnh khối lượng thể tích của ñá gốc và hạt cốt liệu lớn 7572-5



Cân thuỷ tĩnh;


Thùng hoặc xô;

Bộ sàng tiêu chuẩn;

Thước kẹp ñộ chính xác 0,1mm;

Bàn chải sắt.

27

(1- Cốc bằng lưới ñồng, 2- Thùng sắt có vòi tràn, 3- Cốc ñựng hạt chì, 4- Quả cân).


Xác ñịnh khối lượng thể tích của ñá nguyên khai ñược tiến hành trên 5 mẫu ñá hình dáng bất kỳ có kích thước 40 ñến 70 mm. Mẫu ñược tẩy chải sạch bụi bằng bàn chải sắt, rồi sấy khô ñến khối lượng không ñổi. Có thể lấy các mẫu ñá hình trụ hoặc hình khối ñể thay thế cho mẫu trên và cũng sấy khô ñến khối lượng không ñổi.

Khi xác ñịnh khối lượng thể tích của ñá dăm (sỏi), chuẩn bị mẫu như sau: ðối với cỡ hạt nhỏ hơn hay bằng 40 mm, từ ñống vật liệu cần thử lấy một mẫu 2,5 kg. ðối với cỡ hạt lớn hơn 40mm, lấy 5kg ñập nhỏ dưới 40mm rồi rút gọn lấy 2,5kg. Mẫu ñá dăm, sỏi ñem sấy khô ñến khối lượng không ñổi, sàng qua sàng tương ứng với cỡ hạt nhỏ nhất. Phần vật liệu còn lại trên sàng này ñược cân lấy hai mẫu, mỗi mẫu 1000g ñể thử.


Các mẫu ñá dăm (sỏi) ñược ngâm nước 2 giờ liền. Khi ngâm, cần giữ cho mức nước cao hơn bề mặt mẫu ít nhất 20 mm. Khi vớt mẫu ra, dùng vải mềm lau khô mặt ngoài rồi cân ngay mẫu trên cân kỹ thuật ngoài không khí. Sau ñó cân ở cân thuỷ tĩnh theo trình tự thao tác: Bỏ mẫu vào cốc lưới ñồng rồi nhúng cốc chứa mẫu vào bình nước ñể cân. Trước khi dùng cân thuỷ tĩnh phải ñiều chỉnh thăng bằng cân khi có cốc lưới ñồng trong nước. Nhúng cốc lưới ñồng không có mẫu vào thùng nước, ñổ nước vào thùng cho ñầy tràn qua vòi, rồi ñặt cốc có hạt chì lên ñĩa ñể thăng bằng cân. Khi cân mẫu phải ñể cho nước trong bình tràn hết qua vòi rồi mới ñọc cân.


Khối lượng thể tích bão hoà g/cm3, chính xác tới 0,01g/cm3 ñược tính theo công thức:

ρVbh=ρn.m2/(m2-m3)

Trong ñó:

m1- Khối lượng mẫu khô, g,

m2- Khối lượng mẫu bão hoà nước cân ở ngoài không khí, g.

m3- Khối lượng mẫu bão hoà nước cân trong nước g.

ρn- Khối lượng riêng của nước, lấy bằng 1g/cm3.

Khối lượng thể tích của ñá gốc hoặc hạt cốt liệu ở trạng thái khô:

ρVk=ρN.m1/(m2-m3)

trong ñó:

28

Hình 1.6

m1: là khối lượng của mẫu khô,g

m2: khối lượng của mẫu ở trạng thái bão hoà nước cân ở ngoài không khí, g

m3: khối lượng mẫu ở trạng thái bão hoà cân ở trong nước,g

Xác ñịnh khối lượng thể tích của ñá nguyên khai, có mẫu hình trụ hoặc hình khối làm như sau: dùng thước kẹp ño mẫu ñể xác ñịnh thể tích của mẫu. Khối lượng thể tích tính theo công thức:

v

md =γ

Trong ñó:

m- Khối lượng mẫu khô hoàn toàn, g;

v- Thể tích mẫu, tính bằng cm3.

Khối lượng thể tích của ñá nguyên khai lấy bằng giá trị trung bình số học kết quả của 5 mẫu thử.

Khối lượng thể tích của ñá dăm (sỏi) lấy bằng giá trị trung bình số học của hai mẫu thử làm song song. Sai lệch giữa hai kết quả thử không ñược vượt quá 0,02 g/cm3. Nếu lệch quá trị số trên, phải làm thêm mẫu thứ ba và giá trị cuối cùng sẽ lấy bằng giá trị trung bình số học của hai kết quả thử nào gần nhau nhất.

6.4. Xác ñịnh khối lượng thể tích xốp của ñá dăm (sỏi)


Cân thương nghiệp loại 50 kg;

Thùng ñong thể tích 2; 5; 10; 20 lít;

Phễu chứa vật liệu;

Tủ sấy có bộ phận ñiều chỉnh nhiệt ñộ.


Khối lượng thể tích xốp ñược xác ñịnh bằng cách cân ñá dăm (sỏi) ñã sấy khô ñến khối lượng không ñổi, ñựng trong thùng ñong ñã chọn trước kích thước thùng ñong chọn theo bảng sau.

Bảng 1-16

Kích thước thùng ñong, mm Kích thước lớn nhất của hạt, mm

Thể tích thùng ñong, lít ðường kính Chiều cao

Không lớn hơn 10 2 137 136



29

Lớn hơn 40 20 294 294

ðá dăm (sỏi) sau khi ñã sấy khô ñến khối lượng không ñổi ñể nguội rồi cho vào phễu chứa. ðặt thùng ñong dưới cửa quay, miệng thùng cách cửa quay 10 cm theo chiều cao. Sau ñó xoay cửa cho vật liệu rơi tự do xuống thùng ñong cho tới khi ñầy có ngọn. Dùng thanh gỗ gạt bằng tương ñối mặt thùng rồi ñem cân. Nếu xác ñịnh khối lượng thể tích xốp ở trạng thái lèn chặt, thì sau khi ñổ ñầy vật liệu từ phễu chứa vật liệu, ñặt thùng ñong lên máy ñầu rung và rung tới khi vật liệu chặt hoàn toàn. Gạt bằng tương ñối mặt thùng rồi ñem cân.


Khối lượng thể tích xốp, kg/m3, chính xác tới 10 kg/m3, xác ñịnh theo công thức.

ρVx=(m2-m1)/V

trong ñó:

m1- Khối lượng thùng ñong, kg;

m2- Khối lượng thùng ñong có mẫu vật liệu, kg;

V- Thể tích thùng ñong, m3.

Kết quả chính thức lấy bằng giá trị trung bình số học của kết quả hai lần thử.

6.5. Xác ñịnh ñộ rỗng của ñá nguyên khai, ñá dăm (sỏi).

ðộ rỗng của ñá nguyên khai hoặc ñá dăm (sỏi) ñược xác ñịnh phần trăm thể tích và tính chính xác tới 0,1% theo công thức:

100)1( xrd

dd ρ

γ−=

trong ñó:

ρd- Khối lượng riêng của ñá nguyên khai hoặc ñá dăm (sỏi), g/cm3;

γd- Khối lượng thể tích của ñá nguyên khai hoặc ñá dăm (sỏi), g/cm3.

6.5.1. Xác ñịnh ñộ hổng giữa các hạt ñá dăm (sỏi)

ðộ hổng (rh) giữa các hạt ñá dăm (sỏi) ñược xác ñịnh bằng phần trăm theo thể tích và tính chính xác tới 0,1 % theo công thức:

100)1000

1( xrd

dxh γ

γ−=

Trong ñó:

γdx- Khối lượng thể tích xốp của ñá dăm (sỏi), kg/m3;

γd- Khối lượng thể tích của ñá dăm (sỏi), g/cm3.

30

6.6. Xác ñịnh thành phần hạt của ñá dăm (sỏi) 7572-2: 2006

6.6.1 Thiết bị thử


Bộ sàng tiêu chuẩn gồm các cỡ sàng có ñường kính 2,5; 5; 10; 20; 40 và 70mm;

Tấm tôn có các lỗ tròn ñường kính 90, 100, 110, 120 mm hoặc lớn hơn;

Tủ sấy có bộ phận ñiều chỉnh nhiệt ñộ ổn ñịnh từ 1050C-1100C.

6.6.2. Chuẩn bị mẫu

ðá dăm (sỏi) sấy khô ñến khối lượng không ñổi ñể nguội tới nhiệt ñộ phòng, rồi lấy mẫu theo bảng sau.

Bảng 1-17

Kích thước lớn nhất của hạt, mm Khối lượng mẫu (kg), không nhỏ hơn

Nhỏ hơn hay bằng 10 5




Lớn hơn 70 50

6.6.3. Tiến hành thử

ðặt bộ sàng tiêu chuẩn chồng lên nhau theo thứ tự mắt sàng 100 ñến mắt sàng 5mm và ñáy lớn ở trên. Sau ñó ñổ dần mẫu vật liệu vào sàng. Chiều dày lớp vật liệu ñổ vào mỗi sàng không ñược quá kích thước của hạt lớn nhất trong sàng. Quá trình sàng ñược kết thúc khi nào sàng liên tục trong một phút mà khối lượng các hạt lọt qua mỗi sàng không vượt quá 0,1% tổng số khối lượng các hạt nằm trên sàng ñó.

Cân lượng sót trên từng sàng chính xác ñến 0,1g và ký hiệu khối lượng cân ñược của mỗi sàng là: m 3, m10, m15…m70.

6.6.4. Tính kết quả

Lượng sót riêng ai trên từng sàng bằng % là khối lượng ở từng mắt sàng (mi) chia cho tổng khối lượng sót lại trên từng sàng m :

ai=100.mi/m.

Lượng sót tích luỹ trên sàng i (Ai) ñược tính theo công thức sau:

Ai=ai+...+a70

ðem kết quả thu ñược, dựng ñường biểu diễn thành phần hạt (hay ñường biễu diễn cấp phối). Kẻ hai trục toạ ñộ thằng góc với nhau. Trên trục hoành ghi kích

31

thước lỗ sàng (mm) theo chiều tăng dần. Trên trục tung ghi phần trăm lượng sót tích luỹ của mỗi sàng. Nối các ñiểm vừa ñược ta có ñường biểu diễn thành phần hạt.

Theo tiêu chuẩn Việt Nam, phải tiến hành xác ñịnh Dmax và Dmin của ñá hoặc sỏi.

Dmax- là ñường kính lớn nhất của ñá, ứng với mắt sàng có lượng sót tích luỹ chưa vượt quá và gần 10% nhất.

Dmin- là ñường kính nhỏ nhất của ñá, ứng với sàng có lượng sót tích luỹ lớn hơn 90%.

So sánh ñường thành phần hạt với thành phần hạt chuẩn ghi ở bảng 1.10.

Nếu thành phần hạt phù hợp với thành phần hạt tiêu chuẩn (ñường cấp phối nằm trong hai ñường tối thiểu và tối ña của tiêu chuẩn) thì cho phép loại cốt liệu lớn là hợp chuẩn.

6.6.5. Báo cáo thủ nghiệm

Báo cáo thử nghiệm cần có các thông tin sau:

- Loại và nguồn gốc cốt liệu

- Tên ñại phương hoặc công trường

- Vị trí lấy mẫu, ngày tháng năm

- Bộ sàng, tiêu chuẩn thử nghiệm

- Thành phần hạt

- ðánh giá kết quả

- Tên người thí nghiệm và cơ sở thí nghiệm

6.7. Xác ñịnh hàm lượng hạt bụi, bùn và sét trong ñá dăm (sỏi);




Thùng rửa.


ðá dăm (sỏi) sấy khô ñến khối lượng không ñổi, rồi cân mẫu theo bảng sau.

Bảng 1-18

Kích thước lớn nhất của hạt, mm Khối lượng mẫu (kg), không nhỏ hơn

Nhỏ hơn hay bằng 40 5 Lớn hơn 40 10

32


ðể mẫu thử vào thùng rửa, nút kín hai ống và cho nước ngập trên mẫu và ñể yên 15 ñến 20 phút cho bụi bẩn và ñất cát rữa ra. Sau ñó ñổ ngập nước trên mẫu nước trên mẫu khoảng 200mm.

Dùng que gỗ khuấy ñều cho bụi, bùn bẩn rã ra. ðể yên trong 2 phút rồi xả nước qua hai ống xả. Khi xả phải ñể lại lượng nước trong thùng ngập trên vật liệu ít nhất 30 mm. Sau ñó nút kín hai ống xả và cho nước vào ñể rửa lại. Công việc tiến hành ñến khi nào rửa thấy trong thì thôi.

Rửa xong, toàn bộ mẫu trong thùng ñược sấy khô ñến khối lượng không ñổi (chú ý không làm mất các hạt cát nhỏ có lẫn trong mẫu ) rồi cân lại.


Hàm lượng bụi, bùn và sét (B) % theo khối lượng, chính xác tới 0,1% theo công thức:

1001 xm

mmB

−=

Trong ñó:

m- Khối lượng mẫu khô trước khi rửa, g.

m1- Khối lượng mẫu khô sau khi rửa, g.

Hàm lượng bụi, bẩn, sét của ñá dăm (sỏi) lấy bằng giá trị trung bình số học của kết quả hai lần thử.

Chú thích: Mẫu vật có kích thước hạt trên 40mm có thể xẻ ñôi rửa làm hai lần.

6.8. Xác ñịnh hàm lượng hạt thoi dẹt trong ñá dăm (sỏi)


Cân thương nghiệp;

Thước kẹp cải tiến (hình vẽ);

Bộ sàng tiêu chuẩn.


Dùng bộ sàng tiêu chuẩn ñể sàng ñá dăm

(sỏi) ñã sấy khô thành từng cỡ hạt, tuỳ theo cỡ

hạt khối lượng mẫu ñược lấy theo bảng sau.

Bảng 1.19

Cỡ hạt, mm Khối lượng mẫu (kg), không nhỏ hơn

5 - 10 0,25

Hình 1.8. Thước kẹp

33

10 - 20 1,00

20 - 40 5,00

40 - 70 15,00

Lớn hơn 70 35,00


Hàm lượng hạt thoi dệt của ñá dăm (sỏi) ñược xác ñịnh riêng cho từng cỡ hạt. Nếu cỡ hạt nào trong vật liệu chỉ chiếm dưới 5% khối lượng, thì hàm lượng hạt thoi dẹt của cỡ hạt ñó không cần phải xác ñịnh.

ðầu tiên nhìn mắt, chọn ra những hạt thấy rõ ràng chiều dày hoặc chiều ngang của nó nhỏ hơn hoặc bằng 1/3 chiều dài. Khi có nghi ngờ thì dùng thước kẹp ñể xác ñịnh chính xác. Phân loại xong ñem cân các hạt thoi dẹt, rồi cân các hạt còn lại.


Hàm lượng hạt thoi dẹt (Tñ) trong ñá dăm (sỏi) ñược tính bằng phần trăm theo khối lượng, chính xác tới 1% theo công thức:

10021

1 xmm

mTd +

=

Trong ñó:

m1- Khối lượng các hạt thoi dẹt, g.

m2- Khối lượng các hạt còn lại, g.

Hàm lượng hạt thoi dẹt của mẫu lấy bằng trung bình cộng theo quyền của các kết quả ñã xác ñịnh cho từng cỡ hạt.

6.9. Xác ñịnh hàm lượng hạt mềm yếu và phong hoá trong ñá dăm (sỏi)





Kim sắt và kim nhôm;

Búa con.


ðá dăm (sỏi) ñã sấy khô ñến khối lượng không ñổi ñược sàng thành từng cỡ hạt riêng rồi lấy mẫu theo bảng sau.

34

Bảng 1-20

Cỡ hạt , mm Khối lượng mẫu (kg)

5 ñến 10 0,25

10 ñến 20 1,00

20 ñến 40 5,00

40 ñến 70 15,0

Lớn hơn 70 35,00


Hạt mềm yếu và phong hoá thuộc TCVN 1771: 1987 ñược lựa chọn và loại ra theo các dấu hiệu sau ñây.

Các hạt mềm, phong hoá, thường dễ gãy hay bóp nát bằng tay. Dễ vỡ khi ñập nhẹ bằng búa con, khi dùng kim sắt cạo lên mặt các hạt ñá dăm (sỏi) loại phún xuất hoặc biến chất, hoặc dùng kim nhôm cạo lên mặt các hạt ñá dăm (sỏi) loại trầm tích, thì trên mặt các hạt mềm yếu hoặc phong hoá, sẽ có vết ñể lại. Các hạt ñá dăm mếm yếu gốc trầm tích, thương có hình tròn nhẵn, không có góc cạnh.

Chọn xong ñem cân các hạt mềm yếu và phong hoá.


Hàm lượng hạt mềm yếu và phong hoá (Mg) ñược xác ñịnh bằng phần trăm khối lượng tính chính xác tới 0,01% theo công thức.

1001 xm

mMg =

Trong ñó:

m1- Khối lượng các hạt mềm yếu và phong hoá, g;

m- Khối lượng mẫu khô, g;

Kết quả cuối cùng là trung bình số học của hai lần thử.

Chú thích:

1. ðể tăng thêm ñộ chính xác khi thử, có thể dùng các thiết bị cơ khí lựa chọn các hạt mềm yếu và phong hoá theo giới hạn bền khi nén nêu trong TCVN 1771: 1887.

2. Nếu ñá dăm (sỏi) là hỗn hợp của nhiều cỡ hạt thì sàng chúng ra thành từng cỡ hạt ñể thử riêng. Kết quả chung cho cả mẫu lấy bằng trung bình cộng theo quyền của các loại cỡ hạt.

6.10. Xác ñịnh ñộ ẩm của ñá dăm (sỏi)

35


Cân kĩ thuật với ñộ chính xác 0,01g;



Mẫu thử lấy theo bảng sau.

Bảng 1-21

Kích thước lớn nhất của hạt , mm Khối lượng mẫu, kg, không nhỏ hơn

Không lớn hơn 10 1,0




Lớn hơn 70 10,0


Mẫu lấy ra phải cân ngay, rồi ñem sấy ñến khối lượng không ñổi. Sau ñó cân lại.


ðộ ẩm (W) của ñá dăm (sỏi) ñược tính bằng phần trăm khối lượng, chính xác tới 0,1% theo công thức.

0

01

m

mmW

−=

Trong ñó:

m1- Khối lượng tự nhiên, g;

m0- Khối lượng mẫu sau khi sấy khô, g;

ðộ ẩm lấy bằng trung bình số học của kết quả hai mẫu thử.

6.11. Xác ñịnh ñộ hút nước của ñá nguyên khai, ñá dăm (sỏi).




Thùng ñể ngâm mẫu;

Bàn chải sắt.


36

ðối với ñá nguyên khai lấy 5 viên ñá 40 - 70 mm (hoặc 5 viên mẫu hình khối, hoặc hình trụ) mẫu ñược tẩy sạch bằng bàn chải sắt sau ñó sấy khô ñến nhiệt ñộ không ñổi, rồi cân.

ðối với ñá dăm (sỏi) thì ñem rửa sạch sấy khô ñến khối lượng không ñổi, rồi cân mẫu theo bảng 3.20.


ðổ mẫu vào thùng ngâm cho nước ngập trên mẫu ít nhất là 20 mm ngâm liên tục 48 giờ. Sau ñó vớt mẫu ra, lau ráo mặt ngoài bằng khăn khô rồi cân ngay (chú ý cân cả phần nước chảy từ các lỗ rỗng của vật liệu ra khay).


ðộ hút nước (Hp) tính bằng phần trăm khối lượng, chính xác tới 0,1% theo công thức:

1001 xm

mmH p

−=

Trong ñó:

m1- Khối lượng mẫu bão hoà nước, g;

m- Khối lượng mẫu khô, g.

ðộ hút nước lấy bằng trung bình số học của kết quả thử 5 viên ñá nguyên khai hoặc kết quả thử hai mẫu ñá dăm (sỏi).

6.12. Xác ñịnh cường ñộ chịu nén của ñá nguyên gốc.


Máy ép thuỷ lực;

Máy khoan và máy cưa ñá;

Máy mài nước;

Thước kẹp;

Thùng hoặc chậu ñể ngâm mẫu.


Từ các hòn ñá gốc, dùng máy khoan hoặc máy cưa ñể lấy ra 5 mẫu hình trụ, có ñường kính và chiều cao từ 40 ñến 50 mm, hoặc hình khối có cạnh từ 40 ñến 50 mm. Hai mặt cầu ñặt lực ép phải mài nhẵn máy mài và phải luôn song song nhau.

Nếu ñá có nhiều lớp thì phải tạo mẫu sao cho hướng ñặt lực ép thẳng góc với thớ ñá.

Cũng có thể dùng các mẫu ñá khoan bằng các mũi khoan có ñường kính 40 ñến 110 mm và chiều cao ñường kính. Các mẫu này không ñược có chỗ sứt mẻ và hai mặt ñáy phải ñược gia công nhẵn.

37


Dùng thước kẹp ñể ño chính xác kích thước, sau ñó ngâm mẫu bão hoà. Sau khi ngâm, vớt mẫu ra lau ráo mặt ngoài rồi ép trên máy thuỷ lực. Lực ép dần với tốc ñộ từ 3 ñến 5.105 N/m2 trong một phút cho tới khi mẫu bị phá hủy.


Cường ñộ chịu nén (oN ) của ñá nguyên khai tính bằng N/m2 chính xác tới 10 N/m2 theo công thức:

F

PoN =

Trong ñó:

P- Tải trọng phá hoại của mẫu ép trên máy ép , tính bằng N;

F- Diện tích mặt cắt ngang của mẫu, mm2.

Giới hạn bền khi nén lấy bằng giá trị trung bình số học của kết quả 5 mẫu thử, trong ñó ghi rõ cả giới hạn cao nhất và thấp nhất trong các mẫu.

6.13. Xác ñịnh ñộ nén dập của ñá dăm (sỏi) trong xilanh


Máy ép thuỷ lực có sức nén (Pmax) 50 tấn;

Cân;


Sàng 2,5 mm và 1,25 mm;

Tủ sấy;

Thùng ngâm mẫu.

Xilanh bằng thép có ñáy rời, ñường kính 75 và 150 mm chỉ ra ở hình vẽ và bảng sau

Bảng 1-22

D d d1 L L1

87 75 73 75 70

170 150 148 150 120


Hình 1.9

38

ðá dăm sỏi các loại 5 - 10; 1 - 20; hoặc 20 - 40 mm ñể thử. Khi hai cỡ hạt 20 - 40 và 40 - 70mm có thành phần thạch học như nhau thì kết quả thử cỡ hạt trước có thể dùng làm kết quả cho cỡ hạt sau.

Xác ñịnh ñộ nén dập trong xilanh, ñược tiến hành cả cho mẫu ở trong trạng thái khô hoặc trạng thái bão hoà nước.

Mẫu thử ở trạng thái khô, thì sấy khô ñến khối lượng không ñổi, còn mẫu bão hoà nước thì ngâm trong nước hai giờ. Sau khi ngâm, lấy mẫu ra lau các mặt ngoài rồi thử ngay.


Khi xác ñịnh ñá dăm (sỏi) theo ñộ nén ñập, thì phải dùng xilanh có ñường kính 150mm. Khi kiểm tra chất lượng ñá dăm (sỏi) ở cỡ hạt 5 - 10 và 10 - 20 mm thì có thể dùng xi lanh ñường kính 75mm.

Khi dùng xilanh ñường kính 75 mm thì cân 400g mẫu ñã chuẩn bị ở trên. Còn khi dùng xilanh ñường kính 150 mm thì lấy mẫu 3kg.

Mẫu ñá dăm (sỏi) ñổ vào xilanh ở ñộ cao 50mm. Sau ñó dàn phẳng, ñặt pittông sắt vào và ñưa xilanh lên máy ép.

Máy ép tăng lực nén với tốc ñộ từ 100 - 200N trong một giây. Nếu dùng xilanh ñường kính 75mm thì dừng tải trọng ở 5 tấn. Còn xilanh ñường kính 15 mm thì dừng tải trọng ở 20 tấn.

Mẫu nén xong ñem sàng bỏ các hạt lọt qua tương ứng với cỡ hạt chọn trong bảng sau.

Bảng 1-23

Cỡ hạt (mm) Kích thước mắt sàng (mm)

5 - 10 1,25

10 - 20 2,50

20 - 40 5,00

ðối với mẫu thử ở trạng thái bão hoà nước, thì sau khi sàng phải rửa phần còn lại trên sàng ñể loại hết các bột dính ñi. Sau ñó lại lau các mẫu bằng khăn khô rồi mới cân. Mẫu thử ở trạng thái khô, thì sau khi sàng, ñem cân ngay số hạt còn lại trên sàng.


ðộ nén ñập (Nd) của ñá dăm (sỏi) ñược tính bằng phần trăm khối lượng, chính xác tới 1% theo công thức.

1

21

m

mmNd

−=

39

Trong ñó:

m1- Khối lượng mẫu bỏ vào xilanh, g;

m2- Khối lượng mẫu còn lại trên sàng sau khi sàng, g.

Giá trị Nñ của ñá dăm (sỏi) một cỡ hạt lấy bằng trung bình số học của hai kết quả thử song song. Nếu ñá dăm (sỏi) là hồn hợp của nhiều cỡ hạt thì giá trị Nd chung cho cả mẫu, lấy bằng trung bình cộng theo quyền của các kết quả thu ñược khi thử từng cỡ hạt.

6.14. Xác ñịnh ñộ hao mòn khi va ñập cốt liệu lớn trong máy Los Angiơles TCVN 7572-12: 2006

Máy thí nghiệm có hình trụ thép rỗng hai ñầu bịt kín dài 0.5m rộng 0.7m. Bi thép có khối lượng từ 390-445g. Bộ xà có kích thước từ 37.5mm-1.7mm

Chuẩn bị bộ thử: khối lượng mẫu thử theo 7572-1:2006 khối lượng mẫu thử 5000±10g tuỳ theo cấp phối. Số lượng của bi thử tuỳ theo cấp phối biến ñổi từ 6-12

Thử nghiệm: máy quay với tốc ñộ từ 30-33v/phút, sàng các hạt có ñường kính lớn hơn 1.7mm Toàn bộ phần lọt sàng 1.7mm ñược coi là tổn thất khối lượng sau thí nghiệm. Có thể thử nghiệm bằng cách quay 100 vòng ñánh giá sơ bộ, sau ñó quay tiếp 400 vòng như trên

6.15. Xác ñịnh khả năng phản ứng kiềm silic TCVN 7572-14: 2006

(Tham khảo tiêu chuẩn TCVN 7572-14: 2006)

6.16. Xác ñịnh hàm lượng clo rua

(Tham khảo tiêu chuẩn TCVN 7572-15: 2006)

7. Thí nghiệm xác ñịnh các chỉ tiêu của cốt liệu lớn theo AASHTO (ASTM)

Cốt liệu lớn theo tiêu chuẩn AASHTO là hỗn hợp của các hạt lớn hơn 4,75mm. Cốt liệu lớn bao gồm ñá dăm, sỏi, sỏi dăm và hỗn hợp sỏi - ñá dăm, ñá dăm – sỏi dăm hoặc sỏi – sỏi dăm. Trong ñó, ñá dăm là cốt liệu lớn ñược sản xuất bằng cách nghiền từ ñá. Sỏi ñược hình thành do sự phân rã tự nhiên của ñá bị phong hóa. Và sỏi dăm ñược sản xuất bằng cách nghiền từ các hạt cuội lớn.

7.1 . Xác ñịnh khối lượng riêng và ñộ hút nước của cốt liệu lớn theo AASHTO T85 (ASTM C127)


Cân có sức cân 5kg hoặc lớn hơn và ñộ chính xác tới 0,5g, kèm theo rọ ñược ñan bằng lưới thép ñể cân mẫu trong nước (cân thủy tĩnh) kích thước mắt lưới thép không quá 3mm và ñường kính rọ khoảng 20cm.

Chú thích: Rọ lưới thép ñược buộc vào một sợi dây chắc và sợi dây lại buộc vào tâm của cơ cấu ñĩa cân ñể treo rọ lưới thép và nhúng vào thùng nước khi cân thủy tĩnh. Khi cân trong không khí thì cởi bỏ sợi dây và rọ lưới thép.

40


Lấy mẫu cốt liệu, rồi giảm nhỏ bằng phương pháp chia tư hoặc phân ñôi. Loại bỏ các hạt lọt sàng 4,75mm. Khối lượng mẫu tương ứng với kích thước danh nghĩa lớn nhất của cốt liệu ñược qui ñịnh như trong bảng sau. Rửa kỹ mẫu bằng nước ñể loại bỏ bụi và tạp chất trên mặt các hạt, rồi ngâm mẫu trong nước ở nhiệt ñộ 23 ± 1,70C ñể mẫu hút nước.

Lấy mẫu ra khỏi nước, vẩy nước ñi và lăn các hạt cốt liệu trên miếng vải ẩm có khả năng hút nước ở màng nước bám trên bề mặt các hạt. Khi cốt liệu gồm các hạt lớn thì lau từng hạt bằng vải ẩm. Khi ñó cốt liệu ở trạng thái bão mặt ngoài khô. Mẫu ñã chuẩn bị ñược chia thành hai phần bằng nhau ñể làm hai mẫu thử.

Bảng 1-24

Kích thước danh nghĩa lớn nhất của cốt liệu, mm Khối lượng mẫu tối thiểu, kg

12,5

19,0

25,0

37,5

50,0

2

3

4

5

8


Cân mẫu thử chính xác ñến 0,5g (B). ðổ mẫu thử vào rọ lưới thép, nhúng vào thùng nước ở nhiệt ñộ 23 ± 1,70C, loại bỏ các bọt khí bám trên mặt các hạt nằm ở khe kẽ các hạt. Cân mẫu trong nước ñược khối lượng. Chú ý là trước khi cân mẫu trong nước phải cân riêng rọ lưới thép trong nước ñể trừ bì.

Lấy mẫu ra khỏi nước và khỏi rọ, sấy khi ñến khối lượng không ñổi ở nhiệt ñộ 105 ± 50C, ñể nguội trong phòng rồi cân khối lượng A với ñộ chính xác 0,5g.


Tính khối lượng riêng của cốt liệu lớn ở trạng thái khô (ρk) theo công thức:

ρk = CB

A

−, g/cm3

Trong ñó:

A- Khối lượng mẫu khô cân trong không khí, g;

B- Khối lượng mẫu bão hòa mặt ngoài khô cân trong không khí, g;

C- Khối lượng mẫu bão hòa mặt ngoài khô cân trong nước, g.

41

Tính ñộ hút nước trong bão hòa mặt ngoài khô của cốt liệu lớn (Ηn), % theo công thức:

Ηn = A

AB −

Phép thử làm hai lần với hai mẫu khác nhau lấy cùng một lần. Kết quả thí nghiệm là trung bình cộng của kết quả hai lần thử có ñộ sai lệch so với giá trị trung bình không quá 0,01 ñối với khối lượng riêng và không quá 0,03% ñối với ñộ hút nước.

7.2 Xác ñịnh khối lượng thể tích và ñộ hổng giữa các hạt của cốt liệu lớn: tiến hành như với cốt liệu nhỏ

7.3 Xác ñịnh hàm lượng các hạt nhỏ hơn 0,075mm trong cốt liệu lớn bằng phương pháp rửa: tiến hành như với cốt liệu nhỏ

7.4 Xác ñịnh thành phần hạt của cốt liệu lớn theo AASHTO T27 (ASTM C136)

Việc xác ñịnh thành phần hạt của cốt liệu lớn ñược tiến hành tương tự như khi thí nghiệm cát, ngoại trừ một số ñiểm khác biệt sau:

Bộ sàng tiêu chuẩn ñối với cốt liệu lớn có kích thước lỗ sàng hình vuông bằng: 4,75; 9,5; 12,5; 19; 25; 37,5; 50; 63; 75 mm…

Mẫu thử có khối lượng tùy thuộc vào ñường kính danh nghĩa lớn nhất như bảng sau.

Bảng 1-25

Kích thước danh nghĩa lớn nhất của cốt liệu, mm

9,5 12,5 19 25 37,5 50 63 75

Khối lượng mẫu thử, kg 1 2 5 10 19 20 35 50

Có thể dùng cân kỹ thuật có ñộ chính xác tới 1g.

7.5 Xác ñịnh ñộ bền của cốt liệu lớn ngâm trong môi trường Natri sunphat (Na2SO4) hoặc Manhê Sunphat (MgSO4) theo AASHTO T104

Thí nghiệm này ñược tiến hành tương tự như khi thí nghiệm cát, ngoại trừ một số ñiểm khác biệt sau:

Khối lượng các phần mẫu thử cốt liệu lớn theo các cỡ hạt ñược qui ñịnh như bảng sau.

Bảng 1-26. Khối lượng các phần mẫu thử cốt liệu lớn

Cỡ hạt, mm Khối lượng các phần mẫu thử, g

Từ 9,5 ñến 4,75 300 ± 5 Từ 12,5 ñến 9,5 330 ± 5 Từ 19 ñến 12,5 670 ± 10

42

Từ 25,4 ñến 19 500 ± 30 Từ 38 ñến 25,4 1000 ± 50

Từ 50,8 ñến 38 2000 ± 200 Từ 63,5 ñến 50,8 2000 ± 300

Chú thích: Nếu cốt liệu không có ñủ các cỡ ñá thì chỉ giới hạn ñến cỡ hạt lớn nhất

Các sàng ñể loại bỏ cỡ hạt vỡ của cốt liệu lớn ñược qui ñịnh trong bảng sau.

Bảng 1-27. Các sàng dùng ñể loại bỏ hạt vỡ của cốt liệu lớn

Cỡ hạt ñá, mm Cỡ sàng qui ñịnh, mm

Từ 63,5 ñến 38 Từ 38 ñến 19 Từ 19 ñến 9,5

Từ 9,5 ñến 4,75

31,5 16 8,0 4,0

Bảng 1-28. Yêu cầu về thành phần hạt của cốt liệu lớn dùng cho bê tông xi măng theo AASHTO

% lọt sàng theo khối lượng mẫu Kích thước mắt sàng,

mm 63

mm 50

mm 37,5 mm

25 mm

19 mm

12,5 mm

9,5 mm

4,75 mm

1,18 mm

50 - 25

50 - 4,75

37,5 - 19

37,5 - 4,75

25 - 12,5

25 - 9,5

25 - 4,75

19 - 9,5

19 - 4,75

19 - 2,36

12,5 - 4,75

100

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

90-100

95-100

100

100

-

-

-

-

-

-

-

35 - 70

-

90-100

95-100

100

100

-

-

-

-

-

0 - 15

35 -70

20 - 55

-

90-100

90-100

95-100

100

100

100

-

-

0 - 15

35 - 75

20 - 55

40 - 85

-

90-100

90-100

90-100

100

0 - 5

10 - 30

-

-

0 - 10

10 - 40

25 - 60

20 - 55

-

-

90-100

-

-

0 - 5

10 - 30

0 - 5

0 - 15

-

0 - 15

20 - 55

30 - 65

40 - 70

-

0 - 5

-

0 - 5

-

0 - 5

0 - 10

0 - 5

0 - 10

5 - 25

0 - 15

-

-

-

-

-

-

-

-

-

0 - 5

-

8. Kiểm tra chất lượng nước dùng cho bê tông xi măng

43

Nước dùng ñể rửa cốt liệu, trộn bê tông và bảo dưỡng bê tông. Do ñó, nước phải ñủ sạch ñể không làm ăn mòn bê tông và cốt thép, không ảnh hưởng xấu ñến thời gian ninh kết và rắn chắc của xi măng.

8.1 Thí nghiệm xác ñịnh chất lượng nước theo TCVN

8.1.1 Yêu cầu kỹ thuật của nước dùng cho bê tông nặng theo TCVN 4506:1987

Không chứa váng dầu hoặc váng mỡ.

Không có mầu khi dùng cho bê tông và vữa hoàn thiện.

Lượng hợp chất hữu cơ không vượt quá 15 mg/l.

Có ñộ pH không nhỏ hơn 4 và không lớn hơn 12,5.

Tuỳ theo mục ñích sử dụng, lượng muối hoà tan lượng ion sunphat, lượng ion clo và lượng cặn không tan vượt quá các giá trị qui ñịnh trong bảng dưới ñây.

Bảng 1-29 (mg/l)

Mục ñích sử dụng Muèi

hoµ tan

Ion

sunphat Ion clo

CÆn kh«ng

tan

1. Nước trộn bê tông và nước trộn vữa bảo vệ cốt thép cho các kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước

2000 600 350 200

2. Nước trộn bê tông và nước trộn vữa chèn mối nối cho các kết cấu bê tông cốt thép thông thường, cho các công trình xả nước và các phần kết cấu khối lớn có tiếp xúc với mức nước thay ñổi.

5000 2700 1200 200

3. Nước trộn bê tông cho các công trình dưới nước và các phần bên trong của kết cấu khối lớn. Nước trộn bê tông không có cốt thép. Nước trộn vữa xây trát các kết cấu không có yêu cầu trang trí bề mặt.

10.000 2700 3500 300

4. Nước trộn vữa và bảo dưỡng bê tông các kết cấu trang trí bề mặt. Nước rửa, tưới ướt và sàng cốt liệu.

5000 2700 1200 500

5. Nước bảo dưỡng bê tông các kết cấu không có yêu cầu trang trrí bề mặt (trừ công trình xả nước).

30.000 2700 20.000 500

44

Lấy nước ở hồ, ao: nếu hồ, ao sâu lấy mẫu ở ñộ sâu 1 – 1,5m kể từ mặt nước bằng dụng cụ lấy mẫu như ở hình 3.11. Mẫu lấy ở gần bờ và giữa hồ, ao. Nếu hồ, ao nông thì lấy cách mặt nước 50cm. Khi lấy mẫu không làm nước vẩn ñục. Lấy nước ngầm: lấy mẫu sau khi ñã bơm liên tục ít nhất 15 phút. Thời gian bơm phụ thuộc vào dung tích của giếng, sao cho mẫu nước lấy không phải là nước tù ñọng. Không ñược lấy mẫu nước ngầm bằng bơm khí nén.

Chú thích: Nước uống dùng cho bê tông và vữa không phải kiểm tra chất lượng.

6. Nước tưới ướt mạch ngừng trước khi ñổ tiếp bê tông tưới ướt các bề mặt bê tông trước khi chèn khe nối. Nước bảo dưỡng bê tông các công trình xả nước và làm nguội bê tông trong các ống xả nhiệt của khối lớn.

1000 500 350 500

8.1.2 Quy tắc lấy mẫu nước (TCXD 81-81)

Lấy nước ở vòi: dùng ống cao su nối vào miệng vòi, mở vòi cho nước chảy khoảng 15 phút, cho ống cao su vào trong bình, ñầu ống cao su phải chạm ñáy bình. ðể cho nước trong bình thay ñổi thể tích vào lần sau ñó ñậy ngay bằng nút cao su tráng parafin.

Lấy nước ở máy bơm: dùng phễu hứng nước ở miệng xả của máy bơm, chuôi phễu phải chạm ñáy bình.

Lấy nước ở lỗ khoan và giếng: dùng dây hoặc sào dài có buộc gia trọng thả bình xuống, nút bình buộc một sợi dây khác, khi bình ñã chìm ñến ñộ sâu cần lấy thì kéo nút bình ra ñể nước vào ñầy bình, kéo bình lên và ñậy nút.

Lấy nước ở sông: nếu sông nhỏ và nông, lấy trực tiếp bằng bình ñựng mẫu ở chỗ nước chảy nhanh nhất. Nhấn chìm miệng bình xuống ñộ sâu 50cm kể từ mặt nước, giữ cho nước không bị vẩn ñục và ñể nước vào ñầy bình. Nếu sông lớn cần lấy hai mẫu ở gần hai bờ và một mẫu ở giữa dòng ở những ñộ sâu khác nhau, lấy bằng tay hoặc dụng cụ lấy mẫu. Khi lấy trực tiếp bằng tay thì lấy ở ñộ sâu 50cm kể từ mặt nước, nếu lấy bằng dụng cụ lấy mẫu thì lấy ở ñộ sâu trung bình.

8.1.3 Xác ñịnh váng dẫu mỡ và mẫu nước bằng quan sát mắt thường

8.1.4 Xác ñịnh ñộ pH (TCXD 81-81)

a) ðộ pH ño bằng phương pháp ñiện thế

Hình 1.10

45

ðo ñộ pH bằng phương pháp ñiện thế cho ñộ chính xác cao và có thể ño ñược tất cả các khoảng pH từ 1 ñến 14. Thiết bị ño ñộ pH là các máy ño pH. Cách ño theo hướng dẫn sử dụng kèm theo máy.

b) ðo ñộ pH bằng chỉ thị màu hỗn hợp

Mỗi chỉ thị màu có khoảng pH hẹp từ 1 – 2 ñộ pH. Khi dùng hỗn hợp các chỉ thị mầu, khoảng pH chuyển mầu sẽ rộng hơn.

Lấy 10ml nước kiểm nghiệm ñổ vào ống nghiệm, thêm 0,6ml (5 – 7 giọt) chỉ thị mầu hỗn hợp, lắc ñều, ñể cho hiện màu và ñem so màu với thang màu tiêu chuẩn.

c) ðo ñộ pH bằng giấy thử vạn năng

ðo ñộ pH bằng giấy thử vạn năng ñơn giản, nhanh nhưng ñộ chính xác thấp hơn phương pháp dùng máy ño pH và dùng chỉ thị màu hỗn hợp.

Lấy một mẩu giấy chỉ thị màu nhúng vào nước kiểm nghiệm, ñể thấm ướt ñều, lấy ra ñể se khô và so màu với ô màu in trên hộp ñựng giấy.

8.1.5 Xác ñịnh hàm lượng ion sunphat SO42- (TCXD 81-81)

Phương pháp này xác ñịnh ion sunphat thông qua kết tủa dưới dạng bari sunphat (BaSO4) từ dung dịch bari clorua (BaCl2) trong môi trường axit clohydric loãng.

a) Hoá chất thử

Axit clohydric loãng (1 +1);

Axit clohydric loãng (1 +99);

Bari clorua, dung dịch 10%;

Dung dịch bạc nitrat: hòa tan 1g AgNO3 loại tinh khiết phân tích bằng nước cất. Thêm 5ml axit nitric ñặc và pha nước cất cho ñủ 100ml;

Metyl da cam, dung dịch 1%.


Lấy 500ml nước kiểm nghiệm ñã lọc nếu hàm lượng SO42- ñến 50mg/l; 250ml

nếu hàm lượng SO42- 50 – 200mg/l; 200ml nếu hàm lượng SO4

2- 200 – 500mg/l; 50ml nếu hàm lượng SO4

2- trên 500mg/l .

ðổ vào cốc ñốt, cho bay hơi (hoặc làm loãng) ñến 100ml, thêm 3 – 4 giọt metyl da cam và dung dịch axit clohydric (1 + 1) ñến khi dung dịch có màu hồng. ðun sôi, vừa khuấy vừa nhỏ dần từng giọt (10ml) dung dịch bari clorua 10%. ðun sôi thêm 5 phút, ñậy cốc bằng mặt kính ñồng hồ và ñặt trên bếp cách thủy 24 giờ ñể bari sunphat kết tủa hết; lọc bằng giấy lọc không tro, rửa kết tủa trên giấy lọc bằng axit clohydric loãng (1 + 99) nóng sau ñó rửa bằng nước cất nóng ñến khi hết clorua trong nước rửa (nước rửa không kết tủa khi thêm bạc nitrat). Giấy lọc chứac kết tủa

46

bari sunphat ñể vào chén nung ñã biết trọng lượng, sấy khô ở 1050C, ñốt cháy và nung ở 8000C, trong thời gian 30 – 40 phút, ổn nhiệt trong bình hút ẩm và cân ñến khi có trọng lượng không ñổi.


Hàm lượng ion sunphat SO42- (mg/l) tính bằng công thức:

X = G x 0,4115 x 1000 x V

1000

Trong ñó:

G- Khối lượng kết tủa bari sunphat,g;

0,4115- Hệ số tính ñổi khối lượng bari sunphat thành SO42-

V- Thể tích nước kiểm nghiệm, ml.

8.1.6 Xác ñịnh hàm lượng ion clorua (TCXD 81-81)

Phương pháp xác ñịnh ion clorua dựa trên sự tạo kết tủa bạc clorua bằng bạc nitrat. Khi ion clorua tác dụng hết, tại ñiểm ñương lượng dung dịch sẽ có màu ñỏ do kết tủa bạc cromat, các phản ứng xảy ra ở pH = 6,5 – 10.

Phương pháp này áp dụng khi hàm lượng ion clorua trong nước lớn hơn 2mg/l.

a) Hoá chất thử

Dung dịch bạc nitrat 0,05N: hòa tan 8,4945g AgNO3 loại tinh khiết phân tích bằng nước cất và pha nước cất cho ñủ 1l; Kali cromat, dung dịch 5%.


Lấy 100ml nước kiểm nghiệm ñã lọc ñổ vào bình nón dung tích 250ml, thêm 1ml dung dịch kali cromat 5% và chuẩn ñộ bằng dung dịch bạc nitrat 0,05N ñến khi kết tủa có màu ñỏ da cam bền vững. Nếu hàm lượng clorua nhỏ thì chuẩn ñộ ñến khi xuất hiện vẩn ñục màu nâu ñỏ. Làm thí nghiệm hai lần và lấy kết quả trung bình.


Hàm lượng ion clorua Cl- (mg/l) tính bằng công thức:

X = V1 x N x 0,03546 x 1000 x V

1000

Trong ñó:

V1- Thể tích dung dịch bạc nitrat 0,05N dùng khi chuẩn ñộ, ml;

N- Nồng ñộ ñương lượng của dung dịch bạc nitrat;

0,03546- Miligam ñương lượng của clo;

47

V- Thể tích nước kiểm nghiệm, ml.

8.1.7 Lượng cặn không tan (TCVN 4506-87)


Bình trụ dung tích 1000 ml;

Phễu và giấy lọc băng xanh;

Tủ sấy 2000C;

Cân kỹ thuật chính xác tới 0,001g.


Khuấy lắc kỹ mẫu nước và lấy ra 500ml cho vào bình trụ lọc nước qua phễu có giấy lọc băng xanh ñã sấy khô ñến khối lượng không ñổi và cân sẵn từ trước. Sau ñó ñưa phễu chứa cặn trên giấy lọc vào tủ sấy, sấy ở 1500C ñến khối lượng không ñổi.


Lượng cặn không tan (Ckt) mg/l theo công thức:

301 10.V

mmCm

−=

Trong ñó:

m0 - Khối lượng phễu và giấy lọc, mg;

m1- Khối lượng phễu và giấy lọc chứa cặn ñã sấy khô ñến khối lượng không ñổi, mg;

V- Thể tích nước ñem thử, ml.

Lượng cặn không ta là trung bình số học của hai kết quả thử sai lệch cho phép không quá 10 mg/l.

8.1.8 Lượng muối hoà tan (TCVN 4506-87)


Bát sứ dung tích 500ml;

Piper;

ðũa thuỷ tinh;

Tủ sấy 2000C;

Cân kỹ thuật chính xác tới 0,001g;

Nước cất;

Dung tích natri cácbonat 1%.

b) Tiến hành thử.

48

Từ mẫu nước lấy ra 250ml ñã lọc sạch cặn. Cho vào bát sứ ñã sấy khô ñến khối lượng không ñổi và cân sẵn từ trước. ðặt bát lên trên bếp ñiện, cho nước trong bát bay hơi từ từ ñến khi còn lại một ít thì dung dịch Pipet nhỏ 25ml dung dịch natri cácbonat 1% vào bát và dùng ñũa thủy tinh khuấy kỹ . Sau ñó rửa ñũa bằng nước cất. Nước này hứng vào bát chứa dung dịch. ðặt bát chứa dung dịch vào tủ sấy tăng dần từ nhiệt ñộ phòng ñến 1500C và sấy ñến khối lượng không ñổi, cân bát chứa muối hoà tan và natri cácbonat.


Lượng muối hoà tan (Mth) trong nước mg/l theo công thức:

321 10.)(

V

mmmM th

+−=

Trong ñó:

m- Khối lượng bát sứ có chứa muối hoà tan và natri cácbonat, mg;

m1 - Khối lượng bát sứ, mg;

V- Thể tích ñem thử, ml.

Lượng muối hoà tan của nước trung bình số học của hai kết quả thử sai lệch cho phép không vượt quá 50 mg/l.

8.2 Thí nghiệm xác ñịnh chất lượng nước theo AASHTO (ASTM)

8.2.1 Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu nước theo AASHTO T264

Mục tiêu lấy mẫu là thu thập một phần nhỏ vật liệu, ñủ thể tích ñể có thể vận chuyển thuận tiện về phòng thí nghiệm trong khi mẫu vẫn ñại diện chính xác cho vật liệu ñược lấy mẫu.

a) Các loại mẫu thí nghiệm

Các mẫu lấy theo yêu cầu bất thường – Mẫu thu thập ở một thời ñiểm và ñịa ñiểm nào ñó chỉ ñại diện cho thành phần của nguồn ở thời ñiểm và ñịa ñiểm ñó. Tuy nhiên khi một nguồn ñược biết ñến là không thay ñổi nhiều về thành phần trong một khoảng thời gian dài hoặc trên những khoảng cách khá lớn về mọi hướng thì khi ñó có thể nói là nó ñại diện cho một chu kỳ thời gian dài hơn hoặc một khối lượng lớn hơn ở ñiểm ñã thu thập mẫu.

Mẫu hỗn hợp – Mẫu nhận ñược do pha trộn những mẫu không thường xuyên thu thập tại một vị trí lấy mẫu ở những thời ñiểm khác nhau. ðôi khi mẫu hỗn hợp ñược lấy theo thời gian ñịnh kỳ dùng khi cần thiết phân biệt những dạng mẫu này với các mẫu loại khác.

Mẫu thí nghiệm toàn phần – Khi thành phần nước biến ñổi theo chiều rộng hoặc chiều sâu, cần phân tích mẫu thí nghiệm toàn phần tại những ñiểm khác nhau trong cùng một thời ñiểm hoặc càng gần nhau càng tốt. Việc lấy mẫu toàn phần là một quá trình phức tạp và chuyên môn hóa, không thể mô tả chi tiết ở ñây.

49

b) Tần suất lấy mẫu và thời gian lấy mẫu

ðể ñánh giá tương ñối chính xác thành phần của nước từ các hồ nước lớn, cách bờ một quãng xa ñể tránh những biến ñổi do các sông ngòi chảy vào hồ và các ñợt xả nước thải, có thể tiến hành lấy những mẫu ñơn theo từng khoảng cách thời gian, như là cứ 2 tuần hoặc một tháng ñể ñại diện cho các biến ñổi theo mùa. Nếu mẫu ñược lấy gần bờ từ một bể nước hay một con sông, cần lấy ở những khoảng cách thời gian lớn hơn, chẳng hạn, lấy mẫu hàng ngày. Nếu cần một kiểm tra chi tiết hơn về nước, cần lấy mẫu thường xuyên hơn, có thể mỗi giờ một lần.

c) ðiểm lấy mẫu

Chọn ñiểm lấy mẫu cần chú ý sao cho có ñược một mẫu ñại diện cho loại nước cần thí nghiệm. Tránh bọt trên mặt nước. Vì rất nhiều lý do, nên không thể qui ñịnh chính xác ñiểm lấy mẫu trên các dòng nước, hồ, bể chứa… nơi mà sự trộn lẫn gần ñạt ñến sự ñồng nhất. Một mẫu ñược lấy ở bất cứ ñiểm nào cũng thoả mãn. Với các dòng sông lớn hoặc nơi nước không có khả năng trộn ñều cần lấy nhiều mẫu hơn, ở nhiều ñiểm và tại một số ñộ sâu, rồi trộn lại ñể có ñược một mẫu tổng hợp.

Khi lấy mẫu cần tránh các nguồn ô nhiễm, xa các ñập hoặc tháo nước, các vùng không ñại diện như vùng nước ñọng, có thay ñổi ñột ngột về bờ, vùng do các dòng vào tạo ra… trừ khi xác ñịnh ảnh hưởn của những ñiều kiện cục bộ.

d) Bình chứa mẫu

Bình chứa mẫu phải làm bằng vật liệu không phai màu và trước khi dùng phải ñược làm sạch toàn bộ. Thủy tinh bền hóa học, polyêtylen là những vật liệu thích hợp. ðậy bình bằng nút thủy tinh ñã ñược rửa sạch hoặc bằng nhựa với những chất viền thích hợp.

e) Những qui ñịnh khác

Lấy một thể tích mẫu tối thiểu là 2 lít, tốt hơn là 4 lít. Nên ñể một khoảng thời gian càng ngắn càng tốt giữa lúc lấy mẫu và lúc phân tích mẫu. Trong một số ñiều kiện nên phân tích ở hiện trường ñể ñảm bảo kết quả tin cậy.

Bảng 1-30. Những qui ñịnh chung trong lấy mẫu và bảo quản mẫu nước

Phép thử Thể tích cần thiết, ml

Bình chứa Bảo quản Thời gian giữ mẫu

ðộ pH

Ion sunphat

Ion clorua

Cặn không tan

25

50

50

100

Nhựa hoặc thủy tinh



Không qui ñịnh

Lạnh 40C (tại chỗ)

Lạnh 40C

Không cần

Lọc tại chỗ

6 giờ

7 ngày

7 ngày

6 tháng

8.2.2 Xác ñịnh ñộ pH của nước theo ASTM D1293

50

• Phương pháp ño ñộ pH của nước trong phòng thí nghiệm


Dụng cụ ño ñộ pH phòng thí nghiệm: kỹ thuật số, ño tay hay tự ñộng, hiệu chỉnh nhiệt ñộ tự ñộng hoặc bằng tay ñều có thể dùng ñược;

ðiện cực thủy tinh;

ðiện cực tham khảo: ñược sử dụng riêng biệt hoặc dựa trên thân ñiện cực thủy tinh, như một ñiện cực liên kết;

Thiết bị cấp nhiệt.

b) Hoá chất thử

Dung dịch chuẩn - ñộ pH của các dung dịch chuẩn ñược liệt kê trong bảng sau.

Bảng 1-31. ðộ pH của các dung dịch chuẩn

NhiÖt

®é, 0C

Tetroxalate

KHC2O4.H2C2O4.2H20

Tartrate

KHC4H4O6

Phthalate

KHC8H4O4

Photphat

KH2P4O4

Borax

Na2B4O7.10H20

NaHCO3

hoËc

Na2CO3

Ca(OH)2

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

70

80

90

95

1,67

1,67

1,67

1,67

1,68

1,68

1,68

1,69

1,69

1,70

1,71

1,72

1,72

1,74

1,77

1,79

1,81

…

…

…

…

…

3,56

3,55

3,55

3,55

3,55

3,55

3,55

3,56

3,58

3,61

3,65

3,67

4,00

4,00

4,00

4,00

4,00

4,00

4,01

4,02

4,03

4,04

4,06

4,07

4,09

4,12

4,16

4,19

4,21

6,98

6,95

6,92

6,90

6,88

6,86

6,85

6,84

6,84

6,83

6,83

6,83

6,84

6,85

6,86

6,88

6,89

9,46

9,39

9,33

9,28

9,23

9,18

9,14

9,11

9,07

9,04

9,02

8,99

8,96

8,92

8,89

8,85

8,83

10,32

10,25

10,18

10,12

10,06

10,01

9,97

9,93

9,89

9,86

9,83

…

…

…

…

…

…

13,42

13,21

13,00

12,81

12,63

12,45

12,29

12,13

11,98

11,84

11,71

11,57

11,45

…

…

…

…

Các dung dịch chuẩn khác: có thể sử dụng dung dịch chuẩn khác miễn là kết quả tìm ñược không sai khác quá 0,02 ñộ pH .

Các dung dịch thương phẩm: các dung dịch thương phẩm không ñược phép dùng cho thí nghiệm này.

c) Chuẩn hóa thiết bị

51

Bật thiết bị, ñến khi nóng lên theo qui ñịnh của nhà sản xuất. Rửa sạch ñiện cực thủy tinh, ñiện cực tham khảo và bình ñựng mẫu bằng nước sạch. Lưi ý nhiệt ñộ nước thí nghiệm. Chọn ít nhất 2 dung dịch chuẩn mà giá trị ñộ pH quy ñịnh ở bảng 3.30. ðiều chỉnh nhiệt ñộ dung dịch chuẩn chênh lệch không quá 20C so với nhiệt ñộ của dung dịch cần thí nghiệm. ðổ dung dịch chuẩn ñầy bình chứa sao cho ngập hết các ñiện cực ngập. Khuấy ñều dung dịch. ðặt giá trị ñộ pH của dung dịch chuẩn như bảng 3.30. Trút khỏi bình chứa và làm lại, lần lượt sử dụng các phần chia của dung dịch mẫu, cho ñến khi 2 lần ñọc liên tiếp thu ñược ñúng như quy ñịnh. Sai khác giá trị ñộ pH của dung dịch chuẩn trong các lần ñọc không quá 0,02 ñộ pH.

Rửa ñiện cực và bình ñựng mẫu 3 lần bằng nước. ðổ dung dịch chuẩn thứ 2 vào bình chứa mẫu và ño ñộ pH. ðiều chỉnh nhiệt ñộ ñúng với giá trị của của dung dịch chuẩn. Dùng thêm các phần chia của dung dịch thứ 2 như trên cho ñến khi 2 số ñọc liên tiếp không khác nhau quá 0,02 ñộ pH. Thiết bị ñược chấp nhận nếu số ñọc ñộ pH của dung dịch chuẩn thứ 2 phù hợp với giá trị ñộ pH ñược ấn ñịnh của nó sai khác không quá 0,05 (hoặc nhỏ hơn) ñộ pH.

d) Tiến hành thử

ðổ mẫu nước vào trong cốc thuỷ tinh sạch cùng với thanh khuấy và một nhiệt kế. Khuấy ñều trước khi ño pH. Nếu cần, khuấy mạnh ñể trộn lẫn các pha không ñồng nhất trong mẫu nước. Dừng khuấy trong thời gian ño nếu quan sát thấy số ñọc bị dao ñộng.

ðưa các ñiện cực vào và xác ñịnh sơ bộ giá trị ñộ pH. Tiến hành ño liên tiếp các phần chia của mẫu thử, hai phần không khác nhau quá 0,03 ñộ pH và thay ñổi không quá 0,02 ñộ pH trong 1 phút.

Ghi lại ñộ pH và nhiệt ñộ của mẫu.

• Phương pháp thường dùng ñể ño ñộ pH của nước


Dụng cụ ño ñộ pH trong phòng thí nghiệm;

ðiện cực thuỷ tinh;

ðiện cực tham khảo;

Thiết bị cấp nhiệt;

Thiết bị ño ñộ pH:

Hộp ñựng ñiện cực: hộp ñựng toàn bộ ñiện cực và mẫu (có thể ñiều chỉnh nhiệt ñộ ñạt ñến 1000C và áp suất tới 1034kPa, hộp ñựng loại ngâm nước ñể ño mở trên các dòng chảy hay thùng chứa, không che hoàn toàn các ñiện cực, có thể sử dụng ñược ở ñộ sâu ñến 30 m .

Bộ truyền tín hiệu: ñiện cực thủy tinh có ñiện trở chỉ cho phép dòng ñiện cực nhỏ chạy qua. Dây cáp cần ñược dùng ñể nối ñiện cực với thiết bị ño ñộ pH. Tín

52

hiệu có thể truyền xa tới 300m. Tuy nhiên, ñường truyền dài sẽ làm rò rỉ tín hiệu và sóng ñiện.

Tải ñộ pH: ñầu ra của thiết bị ñộc lập với ñiện cực ño ñể phòng ngừa mạch tiếp ñất khi ño pH của mẫu tiếp ñất và nối vào máy tính, hệ thống ñiều khiển, hệ thống phân tích số liệu thu hoặc thiết bị khác.

b) Hóa chất thử

Các dung dịch chuẩn thương phẩm: các dung dịch có ñộ pH gần 4, 7 và 10, ñộ pH chính xác và nhiệt ñộ dùng ñược cung cấp bởi nhà sản xuất.

c) Chuẩn hóa thiết bị

Bật thiết bị, ñến khi nóng lên theo chỉ dẫn của nhà sản xuất. Rửa sạch ñiện cực, thiết bị cấp nhiệt và bình ñựng mẫu bằng nước sạch 3 lần. Tạo nối dẫn dòng chất lỏng sạch nếu một ống nối liền bọc ngoài ñiện cực mẫu ñược sử dụng. Nếu cấp nhiệt bằng tay, cần ghi lại nhiệt ñộ của mẫu nước và ñiều chỉnh nhiệt ñộ của thiết bị ño cho phù hợp .

Chuẩn hóa trực tiếp: Chọn 2 dung dịch chuẩn có ñộ pH gần bằng ñộ pH dự ñoán của mẫu nước. ðiều chỉnh dung dịch ñệm chênh 20C so với nhiệt ñộ của mẫu nước. ðổ dung dịch thứ nhất ñầy bình chứa, ngập các ñiện cực. ðiều chỉnh ñộ pH ñã biết của dụng dịch chuẩn. Lặp lại với các phần dung dịch chuẩn cho ñến khi trị số pH của 2 lần ño liên tiếp không lệch nhau quá 0,02 ñơn vị pH. Rửa các ñiện cực và bình chứa 3 lần bằng nước sạch. ðổ dung dịch chuẩn thứ 2 vào bình chứa và ño ñộ pH. ðiều chỉnh ñến khi số ñọc tương ứng với nhiệt ñộ ñúng của dung dịch chuẩn thứ hai. Dùng thêm các phần chia còn lại của dung dịch mẫu thứ 2, làm như với dung dịch thứ nhất.

Chuẩn hoá gián tiếp: quy trình này ñược sử dụng khi việc tháo các ñiện cực ño ñộ pH từ dòng nước hay bình chứa không thuận. Chuẩn hóa thiết bị ño pH trong phòng thí nghiệm. Lấy mẫu nước ở xung quanh ñiện cực hay chảy qua hộp ñựng ñiện cực. Sử dụng thiết bị tiêu chuẩn trong phòng ño ngay ñộ pH của mẫu nước này. ðiều chỉnh số ñọc của bộ phận phân tích ñến giá trị pH của mẫu nước vừa lấy. Lặp lại quá trình cho ñến khi số ñọc 2 lần ño là không chênh nhau quá 0,05 ñơn vị pH hay trong giới hạn ñược chấp nhận.


Chuẩn hóa thiết bị và rửa ñiện cực 3 lần bằng nước sạch. ðổ mẫu nước vào trong cốc thuỷ tinh sạch có nhiệt kế và thanh khuấy. Khuấy ñều trong suốt thời gian ño ñộ pH. Khi cần thiết, khuấy ñủ mạnh ñể trộn các pha không ñồng nhất trong mẫu nước.

Gắn các ñiện cực vào và xác ñịnh sơ bộ giá trị ñộ pH. ðo liên tiếp các phần chia của mẫu nước cho ñến khi số ñọc 2 lần liên tiếp không sai lệch quá 0,05 ñơn vị pH. Nếu mẫu nước tốt chỉ cần hai phần chia. Ghi lại ñộ pH và nhiệt ñộ mẫu.

53

8.2.3 Xác ñịnh hàm lượng ion sunphat theo ASTM D516


Quang kế – sử dùng một trong những dụng cụ sau theo thứ tự ưu tiên: dụng cụ ño ñộ ñục, quang phổ kế ñược sử dụng tại 420nm với vùng sáng 4 ñến 5 cm, quang kế lọc với bộ lọc màu tím có tối ña gần 420nm và vùng sáng 4 ñến 5 cm;

ðồng hồ bấm giờ;

Thìa ño: dung tích 0,2 ñến 0,3 ml.

b) Thuốc thử

Nước cất

Bari clorua: Tinh thể của bari clorua (BaCl2.2H2O) ñược chắn bởi 20 ñến 30 mạng lưới. ðể chuẩn bị trong phòng thí nghiệm , trải các tinh thể trên kính quan sát lớn, sấy khô trong 24h, che chắn ñể loại bỏ các tinh thể không ñủ 20 ñến 30 mạng lưới, và chứa chúng trong bình sạch và khô.

Thuốc thử (1): ðổ 30 ml axít clohiñric ñặc (HCl), 300 ml nước thử, 100 ml với ethanol hoặc isopropanol 95% và 75g nari clorua (NaCl) vào một bình chứa. Thêm 50 ml glycerol và trộn lẫn.

Dung dịch sunphat tiêu chuẩn (1 ml = 0,100 mg SO4-): Hòa tan 0,1479 g nari

sunphat khan (Na2SO4) trong nước, và pha loãng với nước tới 1l trong một khuôn ño thể tích.

c) Kiểm tra

Dùng một lượng thích hợp dung dịch sunphat tiêu chuẩn và chuẩn bị một ñường cong kiểm tra cho biết hàm lượng của ion sunphat tính bằng mg/l bằng các số ñọc trên quang kế. Chuẩn bị các dung dịch chuẩn bằng cách pha loãng 0,0; 2,0; 5,0; 10,0; 15,0; 20,0; 30,0 và 40,0 ml dung dịch sunphat tiªu chuÈn víi n−íc tíi thÓ

tÝch 100 ml trong b×nh ®ong. Nh÷ng dung dÞch nµy lÇn l−ît cã nång ®é ion sunphat lµ 0,0; 2,0; 5,0; 10,0; 20,0; 30,0 và 40 mg/l.

Ghi chú 1: Một ñường cong kiểm tra khác biệt phải ñược chuẩn bị cho từng quang kế và một ñường cong mới phải ñược chuẩn bị nếu cần thay ñổi pin, ñèn, bộ lọc hoặc nếu bất kỳ sự thay thế nào khác của dụng cụ hoặc các thuốc thử ñược thực hiện. Kiểm tra ñường cong với mỗi chuỗi thí nghiệm bằng cách thử 2 hoặc nhiều hơn các dung dịch với các nồng ñộ sunphat ñã biết.


Lọc mẫu nếu mẫu bị ñục và ñiều chỉnh nhiệt ñộ từ 15 ñến 300C. Hút khoảng 100ml hoặc ít hơn một mẫu sạch chứa trong từ 0,5 ñến 4mg ion sunphat vào một cốc thí nghiệm dung tích 250ml. Pha loãng tới 100ml bằng nước nếu cần và thêm 5,0 m, thuốc thử (1).

54

Ghi chú 2: Trong dung dịch BaSO4, việc xác ñịnh ñược nồng ñộ của sunphat dưới mức 5 mg/l là rất khó. ðiều này có thể thực hiện bằng cách làm cô ñặc mẫu hoặc bằng cách thêm 5 ml dung dịch sunphat tiêu chuẩn (1ml = 0,100 mg SO4

2- ) vào mẫu trước khi pha loãng thành 100 ml. Tức là ñã thêm 5mg SO4

2- vào mẫu, cần phải khấu trừ trong kết quả cuối cùng.

Trộn ñều trong dụng cụ khuấy. Khi dung dịch ñang ñược khuấy ñều, thêm một thìa tinh thể BaCl2 (0,3 g) và bắt ñầu ñịnh thời gian luôn. Khuấy ñều trong 1 phút với tốc ñộ không thay ñổi.

Ghi chú 3: Nên duy trì tốc ñộ khuấy không thay ñổi trong toàn bộ quá trình thí nghiệm. Do ñó cần sử dụng que khuấy từ.

Ngay sau khi khuấy xong, ñổ dung dịch vào một khoang và ño ñộ vẩn ñục với khoảng thời gian ño là 30s trong vòng 4 phút. Ghi số ñọc lớn nhất ñạt ñược trong vòng 4 phút. Nếu mẫu có mầu hoặc vẩn ñục, tiến hành các bước thử như trên với mẫu còn lại không thêm bari clorua BaCl2.

e) Tính kết quả

Chuyển các số ñọc trên quang kế nhận ñược từ mẫu sang ñơn vị mg/l ion sunphat (SO4

2-) bằng cách sử dụng ñường cong kiểm tra ñược miêu tả trong mục c.

8.2.4 Xác ñịnh hàm lượng ion clorua theo ASTM D512

• Phương pháp chuẩn ñộ bằng thủy ngân

Phương pháp thí nghiệm này ñược sử dụng khi hàm lượng ion clo từ 8 - 250mg/l.

a) Thiết bị và hóa chất thử

èng buret nhá 1 – 5 ml víi v¹ch chia 0,01ml;

Nước oxy già (H2O2 30%);

Dung dịch hydroquinon (10 g/l): cho 1g hydroquinon nguyên chất vào nước rồi pha loãng thành 100ml;

Dung dịch nitơrat thủy ngân tiêu chuẩn (0,025N): Cho 4,283g nitrat thủy ngân (Hg(NO3)2.H2O) vào 50ml nước ñã ñược pha với 0,5ml axit nitric HNO3 ñặc. Pha loãng dung dịch với nước tới 1l. Lọc dung dịch nếu cần rồi trung hòa bằng dung dịch NaCl;

Dung dịch chất chỉ thị hỗn hợp: Hòa 0,5g tinh thể diphenylcarbazone và 0,5g bromophenol màu xanh vào 75ml rượu êtylic (95%) và pha loãng tới 100ml bằng rượu. ðổ vào chai màu nâu với thời hạn bảo quản dưới 6 tháng;

Axit nitric (3+977): trộn 3 thể tích axit nitric HN03 với 977 thể tích nước;

Giấy chỉ thị ñộ pH: thuộc loại dài rộng, có thể xác ñịnh ñộ pH từ 1 - 11;

55

Dung dịch NaCl tiêu chuẩn (0,025N): sấy khô vài gam NaCl trong 1giờ ở 6000C. Cho 1,4613g muối khô vào trong nước và cho thêm nước tới 1l ở nhiệt ñộ 250C trong một bình thuỷ tinh;

Dung dịch kiềm hydroxyt (10g/l): cho 10g NaOH vào nước và hoà tan thành 1l.


Dùng một thể tích mẫu thử chứa khoảng nhỏ hơn 20mg ion Cl, hoà tan mẫu thử với nước tới khoảng 50ml nếu cần. Xác ñịnh một chất chỉ thị mầu trắng cho 50ml hỗn hợp clo và nước, tiến hành tương tự cho mẫu thử.

Cho 5 – 10 giọt dung dịch hỗn hợp chất chỉ thị và lắc hoặc khuấy lọ. Nếu xuất hiện màu ñỏ hoặc xanh tím thì cho thêm HNO3 (3+977) và lắc cẩn thận cho ñến khi chuyển sang màu vàng. Cho thêm 1ml axit. Nếu mầu vàng hay da cam xuất hiện ngay khi cho hỗn hợp chất chỉ thị thì cho thêm dung dịch NaOH (10g/l) rồi lắc cẩn thận cho ñến khi chuyển sang xanh tím; sau ñó cho thêm HNO3 (3+977) và lắc cho ñến khi xuất hiện màu vàng và cho quá thêm 1ml dung dịch axit (ghi chú 1).

Ghi chú 1: Việc axit hoá nhằm làm cho ñộ pH ñạt từ 3 - 3,5. Mẫu thử axit ñược xác ñịnh ñộ pH sẽ không ñược dùng ñể xác ñịnh hàm lượng clo, bởi vì việc sử dụng như vậy sẽ xuất hiện sai số do sự tập trung hàm lượng clo. ðể ñiều chỉnh chính xác ñộ pH của mẫu thử có hàm lượng clo thấp, cần dùng thiết bị hợp lí ñể thí nghiệm cho một mẫu thử ñể xác ñịnh ước số hay những cách xử lí cần thiết ñể xử lí mẫu thử.

Chuẩn dung dịch bằng dung dịch Hg(NO3)2 0,025N cho ñến khi xuất hiện màu xanh tím. Ghi lại số ml dung dịch Hg(NO3)2 ñã dùng trong mỗi trường hợp.

Ghi chú 2: Việc sử dụng các chất chỉ thị và sự có mặt của ion kim loại nặng có thể làm thay ñổi màu dung dịch mà không ảnh hưởng ñến sự chính xác của thí nghiệm.

Nếu có ion cromat với hàm lượng nhỏ hơn 100mg/l và không có ion sắt, sử dụng hỗn hợp chất chỉ thị alphazurin biến tính và axit hoá mẫu thử như ñã mô tả ở trên nhưng ñối với ñộ pH = 3 kiểm tra bằng giấy thử. Chuẩn dung dịch như ñã mô tả ở trên nhưng cuối cùng sẽ ñạt ñược màu tía ôliu.

Nếu có ion cromat với hàm lượng lớn hơn 100mg/l và không có ion sắt và thì cho 2ml dung dịch hydroquinon và tiến hành tương tự.

Nếu có ion sắt và có hoặc không có ion cromat thì sử dụng một thể tích mẫu thử chứa nhỏ hơn 2,5mg ion sắt hay hỗn hợp ion sắt cộng với ion cromat. Cho 2ml dung dịch hydroquinon và tiến hành tương tự.

Nếu có ion sunphat thì cho thêm 0,5ml H2O2 ñể ñược 50ml mẫu thử và ñựng trong bình Erlenmeyer và trộn trong 1 phút. Sau ñó thí nghiệm tương tự.


56

Hàm lượng ion clo, theo mg/l, trong mẫu thử gốc ñược tính bằng công thức:

Hàm lượng clo, mg/l = [(V1 – V2) x N x 35453]/S

Trong ñó :

V1- Dung dịch Hg(N03)2 tiêu chuẩn cần ñể chuẩn mẫu thử, ml;

V2- Dung dịch Hg(N03)2 tiêu chuẩn cần ñể chuẩn mẫu không, ml;

N- Nồng ñộ dung dịch Hg(N03)2 tiêu chuẩn;

S- Mẫu thử sử dụng trong thí nghiệm, ml.

ðộ chính xác theo phương pháp thí nghiệm này có thể biểu diễn theo công thức:

ST = 0,023X + 0,43

S0 = 0,002X + 0,46

Trong ñó:

ST- ðộ chính xác chung, mg/l;

S0- ðộ chính xác một lần tiến hành, mg/l;

X- Hàm lượng ion clo ñược xác ñịnh.

• Phương pháp chuẩn ñộ bằng nitrat bạc

Phương pháp này ñược dùng chủ yếu cho nước chứa hàm lượng clo từ 5mg/l trở lên, và những yếu tố chưa biết như màu sắc hay sự tập trung hàm lượng của kim loại nặng làm phương pháp thí nghiệm theo 3.2.4.1 không thể áp dụng ñược. Phương pháp này ñược sử dụng khi hàm lượng clo từ 8,0 – 250mg/l.

Nước ñược ñiều chỉnh ñể ñạt ñược ñộ pH khoảng 8,3 và ñược chuẩn bằng dung dịch nitrat bạc với sự có mặt của chất chỉ thị cromat kali. Thí nghiệm kết thúc khi xuất hiện duy nhất màu ñỏ gạch của cromat bạc.

a) Hóa chất thử

Nước oxy già (30%) (H2O2);

Dung dịch chất chỉ thị phenolphtalein (10g/l);

Dung dịch chất chỉ thị cromat kali: Hoà 50g cromat kali (K2CrO4) vào 100ml nước, và trộn thêm nitrat bạc (AgNO3) cho ñến khi kết tủa màu ñỏ nhạt xuất hiện. Giữ hỗn hợp ở ñiều kiện tiêu chuẩn tránh ánh sáng trong ít nhất 24 giờ sau khi trộn thêm (AgNO3). Sau ñó lọc dung dịch ñể loại bỏ kết tủa và pha loãng thành 1lit bằng nước;

Dung dịch chuẩn, nitrat bạc 0,025N: nghiền khoảng 5g tinh thể nitrat bạc (AgNO3) và sấy ñến khối lượng không ñổi ở nhiệt ñộ 400C. Hoà 4,2473g bột ñã nghiền và sấy khô vào nước và pha loãng tới 1l. Chuẩn hoá bằng dung dịch NaCl tiêu chuẩn;

57

Dung dịch chuẩn NaCl 0,025N;

Dung dịch Natri hydroxit 10g/l;

Axit sunfuric (1+19): cho cẩn thận 1 thể tích axit sunfuric ñậm ñặc (H2SO4) với 19 thể tích nước;


Rót 50ml mẫu thử hoặc ít hơn, chứa 0,25 - 20mg ion clo vào một bình sứ trắng. Nếu có ion sunfit thì trộn thêm 0,5 ml H2O2 vào mẫu thử, trộn và ñể ít nhất 1 phút. Pha loãng thành 50ml bằng nước nếu cần. ðiều chỉnh ñộ pH với phenonphtalein (pH = 8,3), sử dụng H2SO4 (1+19) hay dung dịch NaOH (10g/l) (*).

Trộn khoảng 1,0 ml hỗn hợp chất chỉ thị (K2CrO4) và trộn. Nhỏ cẩn thận từng giọt dung dịch AgNO3 tiêu chuẩn từ một ống buret 25ml cho ñến khi màu ñỏ gạch (hay màu hồng) xuất hiện ổn ñịnh trong khắp mẫu thử khi ñược chiếu sáng bằng ánh sáng vàng hay nhìn bằng ánh sáng vàng.

Lặp lại các bước trên, một nửa mẫu ban ñầu, pha loãng tới 50ml bằng nước (**).


Hàm lượng ion clo trong mẫu thử gốc, theo mg/l, ñược tính bằng công thức:

Hàm lượng ion clo, mg/l = [(V1 - V2) x N x 70906]/S

Trong ñó :

V1- Dung dịch AgNO3 tiêu chuẩn thêm vào ñể chuẩn mẫu thử (*), ml;

V2- Dung dịch AgNO3 tiêu chuẩn thêm vào ñể chuẩn mẫu thử (**), ml;

N- Nồng ñộ của dung dịch AgNO3 tiêu chuẩn;

S- Thể tích mẫu thử gốc trong 50ml mẫu thí nghiệm, ml.

CÂU HỎI ÔN TẬP

1. Các thí nghiệm kiểm tra chất lượng cát xây dựng;

2. Các thí nghiệm kiểm tra chất lượng của ñá dăm và sỏi;

3. Các thí nghiệm kiểm tra chất lượng của nước.

Ch−¬ng 2

THÍ NGHIỆM VÔI VÀ XI MĂNG POÓC LĂNG

58

Vôi và xi măng là những vật liệu chính ñể dùng trong xây dựng cầu và ñường. Chương này sẽ trình bày các thí nghiệm chủ yếu ñể ñánh giá các chỉ tiêu cơ lý hoá của vôi và xi măng theo TCVN và một số tiêu chuẩn quốc tế như AASHTO và ASTM.

1. Thí nghiệm vôi can xi xây dựng TCNV 2231-93.

1.1. Yêu cầu kỹ thuật

Bảng 2.1

Tên chỉ tiêu Vôi cục và vôi bột

nghiền Vôi

hyñrat

1. Tốc ñộ vôi, tính bằng phút.

a. Tôi nhanh không lớn hơn 10 10 10

b. Tôi trung bình không lớn hơn 20 20 20

c. Tôi chậm, lớn hơn 20 20 20

2. Hàm lượng MgO, tính bằng %, không lớn hơn. 5 5 5

3. Tổng hàm lượng (Ca) + MgO) hoạt tính bằng %, không nhỏ hơn.

88

80

70 7 0

4. Hàm lượng CO2, tính bằng % khối lượng lớn hơn 2 4 6

5. Hàm lượng mất khi nung, tính bằng % không lớn hơn.

5 7 10

6. ðộ nhuyễn của vôi tôi, tính bằng 1kg, không nhỏ hơn.

2,4 2,0 1,6

7. Hàm lượng hạt không tôi ñược của vôi cục, tính bằng % không lớn hơn.

5 7 10

2 2 2

8. ðộ mịn của vôi bột, tính bằng %, không lớn hơn

Trên sàng 0,063

Trên sàng 0,008 10 10 10

9. ðộ ẩm tính bằng %, không lớn hơn. - - -

Chú thích: Chỉ tiêu (7) chỉ áp dụng ñối với vôi cục và chỉ tiêu (8) chỉ áp dụng ñối với vôi bột.

1.2. Phương pháp thử

Vôi can xi cho xây dựng ñược nghiệm thu cho từng lô, khối lượng mỗi lô không lớn hơn 60 tấn.

Khối lượng mẫu ñể kiểm tra chất lượng của mỗi lô không ít hơn 30 kg ñối với vôi cục và không ít hơn 20 kg ñối với vôi bột.

59

Mẫu ñược lấy ở 10 vị trí rải rác toàn lô với vôi cục và lấy ngẫu nhiên ở 10 bao rải rác toàn lô với vôi bột, sao cho các mẫu lấy ra ñại diện cho toàn lô.

Các mẫu vôi sau khi lấy ñược ñựng trong bao có lớp cách ẩm hoặc hộp kín và bảo quản nơi khô ráo. Với vôi cục, mẫu ñược ñập nhỏ qua sàng có ñường kính lỗ 20mm. Trộn ñều rồi rút gọn bằng phương pháp chia tư lấy ra 5 kg ñể xác ñịnh các chỉ tiêu ñộ nhuyền, hàm lượng không ñổi, khối lượng thể tích vôi tôi.

Lấy tiếp 500g vôi ñã qua sàng có kích thước lỗ 20 mm và nghiền lọt qua sàng có kích thước lỗ 0,09 mm. Trộn ñều rồi bằng phương pháp chia tư lấy ra 100g ñem nghiền tiếp lọt qua sàng có kích thước lỗ 0,08 mm. Mẫu ñã chuẩn bị ñược bảo quản trong bình thuỷ tinh kín.

Với vôi bột, trộn ñều và rút gọn bằng phương pháp chia tư lấy ra 300g cho bào bình thuỷ tinh kín. Mãu còn lại ñựng trong bao cách ẩm ñể thí nghiệm ñộ nhuyễn vôi tôi và hàm lượng hạt không tôi.

Dụng cụ hoá chất.

Cần có ñộ chính xác 0,11g và 0,01g; Tủ sấy (150 ± 100 C); Bếp ñiện; Lò ñiện 10000 C; Chén Platin; Bình hút ẩm; Cối sứ, sối mã não; Bình tam giác: 500ml, 250 ml, 150 ml; Cốc thuỷ tinh; Phễu thuỷ tinh; Thùng tôi vôi; Dụng cụ xác ñịnh tốc ñộ tôi; Pipep; ðồng hồ bấm giây; Nhiệt kế thuỷ ngân; Sàng có kích thước lỗ 0,063, 0,009, 0,008, 20 mm; A xít clohyñríc; Chỉ thị phê- nol;

1.2.1. Xác ñịnh nhiệt ñộ và tốc ñộ tôi

Cân 10g mẫu ñã ñược chuẩn bị cho vào bình tam giác ñổ tiếp 20 ml nước ở nhiệt ñộ 200C rồi ñậy ngay nút bình có gắn nhiệt kế, sau 30 giây lắc nhẹ bình mẫu, phải thường xuyên theo dõi nhiệt ñộ trên nhiệt kế. Cứ 1 phút ñọc nhiệt ñộ một lần cho ñến khi trong 3 phút nhiệt ñộ không tăng quá 100C thì dừng thí nghiệm. Nhiệt ñộ tôi là nhiệt ñộn ñạt ñược khi dừng thí nghiệm.

Tốc ñộ tôi là thời gian tính bằng bằng phút kể từ khi ñổ nước ñến lúc nhiệt ñộ ñạt cao nhất .

1.2.2. Xác ñịnh hàm lượng MgO+CaO

Xác ñịnh hàm lượng (CaO + MgO) hoạt tính khi hàm lượng MgO trong vôi không lớn hơn 5%.

Tiến hành thí nghiệm

Lấy khoảng 4-5 g mẫu ñã ñược chuẩn bị. Dùng cối sứ hoặc cối mã não nghiền mịn. Cân 1g mẫu nghiền (với hyñrat cần 1 - 1,2 g)

Cho vào bình tam giác dung tích 250 ml, cho tiếp 150 ml nước cất và 15-20 hạt cườm thuỷ tinh vào bình rồi ñậy bằng phễu thuỷ tinh và ñun nóng trong 5 phút (không ñược ñun sôi). Rửa thành bình và phễu bằng nước cất nóng rồi nhỏ 2-3 giọt phenolphtalein 1% vào dung dịch, chuẩn bị dung dịch bằng axít clohyñríc 1N tới khi mất mầu hồng.

Sau 5 phút, dung dịch không xuất hiện màu hồng từ thí nghiệm kết thúc.

Tính kết quả.

60

Tổng hàm lượng (CaO+ MgO) hoạt tính trong vôi cục, vôi bột nghiền , tính bằng phần trăm, theo công thức.

%100650

xA

X =

Tổng hàm lượng (CaO+ MgO) hoạt tính (X) trong vôi hyñrat, tính bằng phần trăm theo công thức:

100)100(

804,20

wm

KxVX

−=

Trong ñó:

V0 - Là thể tích a xít clohyñric 1N tiêu tốn, ml.

K- Là hệ số ñiều chỉnh cho ñộ chuẩn của dung dịch axit clohyñric 1N

m- Là khối lượng mẫu thí nghiệm, tính bằng g.

2,084- là lượng can xi xít tương ứng với 11 ml dung dịch HCL 1N nhân với 100.

w- Là ñộ ẩm của vôi hydrat, tính bằng %.

1.2.3. Xác ñịnh lượng nước cần thiết ñể tôi và ñộ nhuyền của vôi tôi.

Dụng cụ ñể tôi vôi là một hộp gỗ trong ñó có lót tôn tráng kẽm, ñáy hộp tròn có diện 1.000cm2, chiều cao hộp 40cm. Hộp có nắp ñậy và hai quai cầm.

Tiến hành thử và tính kết quả.

Cân 5 kg mẫu ñã ñược chuẩn bị rồi rải ñều vào ñáy hộp tôi vôi. ðổ từ 8-12 lít nước vào hộp, dùng thanh gỗ khuấy ñều và san bằng mặt mẫu.

Sau khi vôi hết vôi, nếu thiếu nước phải ñổ thêm ñể mực nước cao hơn mặt mẫu không ít hơn 2cm. ðậy nắp hộp lại và ñể yên 24 giờ, sau ñó hút hết nước thừa trên mặt hố vôi.

Lấy tổng lượng nước ñổ vào trừ lượng nước hút ra, ta ñược lượng nước cần thiết ñể tôi.

ðo chiều cao hố vôi theo phương pháp thẳng ñứng bằng nước có vạch sẵn. Mỗi cm chiều cao ño ñược tương ứng với 1 lít vôi tôi. Chiều cao ño ñược tính bàng cm chia cho 5 thì ñược ñộ nhuyễn của vôi tôi.

ðộ nhuyễn của vôi tôi thu ñược 1kg vôi cục.

1.2.4. Xác ñịnh khối lượng thể tích của vôi tôi

Khuấy ñều 1-2 phút vôi ñã tôi. Sau ñó cho vào bình có thể tích 1 lít ñã ñược cân sẵn. Vôi tôi cho vào bình làm 3 lần sau mỗi lần lắc nhẹ bình ñể vôi tôi ñược phân bố ñều. Khi ñủ 1 lít thì ñem cân cả bình lẫn vôi.

1.2.5. Xác ñịnh hàm lượng hạt không tôi

Khuấy ñều 1-2 phút vôi ñã tôi, rồi cân một lượng vôi tương ứng vơí 1kg vôi chưa tôi, cho nước vào làm loãng và khuấy ñều. Tiếp ñó dùng nước rửa vôi tôi trên

61

sàng có kích thước lỗ 0,063 mm ñến khi nước qua sàng hết ñục. Sấy phần còn lại trên sàng ở nhiệt ñộ 105 ± 50C ñến khối lượng không ñổi.

Hàm lượng hạt không tôi (Kt), tính bằng phần trăm (%) , theo công thức.

100.1000

GK ty =

Trong ñó:

G- Là khối lượng phần còn lại trên sàng, tính bằng g.

1000- Là 1kg vôi chưa tôi, tính bằng g.

1.2.6. Xác ñịnh ñộ mịn của vôi bột

Cần 50g vôi bột ñã ñược chuẩn bị theo ñiều 3.4 ñã ñược sấy ở 105 ± 50 C ñến khối lượng không ñổi. Dùng sàng có kích thướ lỗ 0,063mm và 0,008 mm sàng mẫu ñể khi lọt qua sàng không lớn hơn 0,1g trong một phút.

Cân phần còn lại trên mỗi sàng.

ðộ mịn của vôi bột, tính bằng % theo công thức.

1

100

G

GxM =

Trong ñó:

G- là khối lượng phần còn lại trên mỗi sàng, tính bằng g.

G1- là khối lượng mẫu ñem sàng, tính bằng g.

2. Thí nghiệm xác ñịnh các chỉ tiêu của xi măng poóc lăng theo TCVN

Xi măng là những chất kết dính vô cơ rắn trong nước, ñược sử dụng rộng rãi trong xây dựng. Trên thế giới hiện nay có rất nhiều loại xi măng, phổ biến nhất vẫn xi măng poóc lăng. Xi măng poóc lăng có ưu ñiểm là cường ñộ cao, rắn chắc trong nước, chịu lửa tốt… Từ ñó, người ta chế tạo ra vữa, bê tông xi măng có khả năng ñáp ứng các yêu cầu xây dựng ña dạng. Vì vậy, xi măng poóc lăng ñược coi là một vật liệu chủ yếu của xây dựng cơ bản.

Xi măng poóc lăng phải ñạt ñược mọi qui ñịnh của tiêu chuẩn về chất lượng. Dù chỉ một trong các yêu cầu dưới ñây không ñảm bảo, nó sẽ bị coi là không ñạt qui cách

2.1. Các chỉ tiêu kỹ thuật của xi măng poóc lăng theo TCVN 2682-1992

Ximăng poóclăng gồm các mác sau: PC30; PC40, PC50

Trong ñó:

PC- ký hiệu cho xi măng poóc lăng (portland cement).

Các trị số 30, 40, 50 là giới hạn bền nén sau 28 ngày, tính bằng N/mm2, xác ñịnh theo TCVN 4032-95.

62

Chất lượng của ximăng poóclăng ñối với từng mác ñược qui ñịnh theo bảng sau.

Bảng 2.2

M¸c Tên chỉ tiêu

PC30 PC40 PC50

(1) (2)

1. Giới hạn bền nén, N/mm2, không nhỏ hơn:

- Sau 3 ngày

- Sau 28 ngày

16

30

21

40

31

50

2. ðộ nghiền mịn

- Phần còn lại trên sàng 0,08mm, % không lớn hơn

- Bề mặt riêng xác ñịnh theo phương pháp Blaine, cm2/g không nhỏ hơn.

15

2500

15

1500

12

1800

3. Thời gian ninh kết

- Bắt ñầu, phút, không nhỏ hơn

- Kết thúc, giờ, không lớn hơn

45

10

4. ðộ ổn ñịnh thể tích, xác ñịnh theo phương pháp Lơ Satơliê, mm, không lớn hơn.

10

5. Hàm lượng anhydric sunfuric (SO3), % không lớn hơn. 3,0

6. Hàm lượng mất khi nung (MKN), %, không lớn hơn. 5,0

2.2. Quy tắc lấy mẫu thí nghiệm và chuẩn bị theo TCVN 4787-89 và 4029-85

2.2.1. Quy tắc lấy mẫu

ðể thí nghiệm, xi măng cần phải lấy mẫu ở từng lô. Lô xi măng là số lượng của cùng một loại xi măng với cùng một loại bao gói hoặc không bao gói ñược giao nhận cùng một lúc.

Mẫu xi măng ñể thử là mẫu trung bình ñảm bảo ñại diện cho lô hàng, ñồng nhất và ñược lấy ra từ các mẫu ban ñầu. Các mẫu ban ñầu ñược gộp thành mẫu chung, trộn ñều và rút gọn theo phương pháp chia tư ñể có mẫu trung bình. Khối lượng mẫu trung bình thí nghiệm phải ñảm bảo không ít hơn 15kg ñể kiểm tra các chỉ tiêu cơ lý; 200g ñể phân tích hóa học.

Cách lấy mẫu ban ñầu:

63

Hình 2.1

ðặt bình xác ñịnh khối lượng riêng vào chậu nước cho phần chia ñộ của nó chìm dưới nước rồi kẹp chặt không cho nổi lên. Nước trong chậu phải giữ ở nhiệt ñộ 27 ± 20C. ðổ dầu hỏa vào bình ñến vạch số 0, sau ñó lấy bông hoặc giấy thấm hết dầu bám vào cổ bình trên phần chứa dầu.

Lấy mẫu xi măng từ bao. Lấy ra một số bao nằm rải rác trên hai mặt cắt dứng vuông góc phân lô xi măng thành 4 phần. Số lượng bao lấy ra từ 5 – 10 bao tùy theo cỡ lô tại ñịa ñiểm lấy mẫu. Mỗi bao lấy một mẫu ban ñầu khối lượng bằng khối lượng mẫu trung bình thí nghiệm.

Lấy mẫu xi măng rời. Từ máy tháo, trên thiết bị chuyển tải xi măng lấy không ít hơn 10 mẫu ban ñầu. Từ các phương tiện vận chuyển xi măng rời ấn ñịnh số lượng phương tiện lấy mẫu từ 3 – 6 mẫu tùy theo số phương tiện vận chuyển. Mỗi dơn vị phương tiện vận chuyển lấy một mẫu ban ñầu với khối lượng bằng khối lượng mẫu trung bình thí nghiệm.

Tại các kho chứa xi măng rời, số lượng mẫu ban ñầu ñược lấy không nhỏ hơn 10 tương ứng với 10 vị trí nằm rải rác trong lô xi măng

Mẫu thử phải ñược tiến hành thí nghiệm ngay không chậm hơn một tháng kể từ ngày lấy mẫu và không chậm hơn hai tháng kể từ ngày sản xuất.

Trong khi chờ thí nghiệm, mẫu phải ñược bảo quản nơi khô ráo và ñể cách nền ñất không thấp hơn 50cm. Trên dụng cụ bảo quản phải ghi rõ tên xi măng, nơi lấy mẫu, cỡ và số hiệu lô, ngày sản xuất, ngày lấy mẫu, số mẫu và người lấy mẫu.

2.2.2. Chuẩn bị mẫu thử

Trước khi thử mẫu xi măng phải sàng qua sàng có kích thước lỗ 1,0 x 1,0mm, phần còn trên sàng cân lại rồi mới ñổ ñi. Khối lượng phần còn lại trên sàng tính bằng % so với khối lượng mẫu toàn bộ và ghi vào sổ theo dõi thí nghiệm.

Nhiệt ñộ trong phòng bảo dưỡng mẫu thử, phòng thí nghiệm và nước trong bể ngâm mẫu phải ñảm bảo 27 ± 2 0C và phải ghi vào sổ theo dõi thí nghiệm. Trước khi thử, xi măng, nước khuôn mẫu, cần ñược ñảm bảo ñúng nhiệt ñộ trong phòng thí nghiệm.

Nước dùng ñể thử và bảo dưỡng mẫu phải là nước máy thông thường, không dùng nước giếng. Cát dùng cho thí nghiệm xác ñịnh cường ñộ xi măng phải là cát tiêu chuẩn, thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật của TCVN 6227-96. Không cho phép dùng dụng cụ: khuôn, bay, chảo, thìa bằng các vật liệu có phản ứng với xi măng.

2.3. Xác ñịnh khối lượng riêng của xi măng theo TCVN 4030-85

2.3.1. Thiết bị thử

Chậu nước;

Bình xác ñịnh khối lượng riêng của xi măng (hình 2.1);

Cân phân tích;



64

Dùng cân phân tích cân 65g xi măng ñã ñược sấy khô ở nhiệt ñộ 105 – 1100C trong 2 giờ và ñể nguội trong bình hút ẩm ñến nhiệt ñộ phòng thí nghiệm. Lấy thìa con xúc xi măng ñổ từ từ ít một qua phễu vào bình cho ñến khi mực chất lỏng trong bình lên tới một vạch của phần chia ñộ phía trên.

Lấy bình ñó ra khỏi chậu nước xoay ñứng qua lại 10 phút cho không khí trong xi măng thoát ra. Lại ñặt bình vào chậu nước ñể 10 phút cho nhiệt ñộ của bình bằng nhiệt ñộ của nước rồi ghi mực chất lỏng trung bình (V).


Khối lượng riêng của xi măng tính bằng g/cm3 theo công thức:

ρx = V

m

Trong ñó:

m- Khối lượng xi măng dùng ñể thử, g;

V- Thể tích chất lỏng thay thế thể tích xi măng, cm3.

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

2.4. Xác ñịnh ñộ mịn của bột xi măng theo TCVN 4030-85


Sàng có kích thước lỗ sàng 0,08mm;

Cân kĩ thuật có ñộ chính xác ñến 0,01g;



Cân 50g xi măng ñã ñược sấy ở nhiệt ñộ 105 – 1100C trong 2 giờ rồi ñể nguội trong bình hút ẩm ñến nhiệt ñộ phòng thí nghiệm. ðổ xi măng vào sàng ñã ñược lau sạch, ñậy nắp lại, ñặt vào máy và cho máy chạy. Quá trình sàng ñược xem như kết thúc nếu mỗi phút lượng xi măng lọt qua sàng không quá 0,05g. ðem cân phần còn lại trên sàng.

ðộ mịn của xi măng tính bằng phần trăm theo tỉ số giữa khối lượng còn lại trên sàng và khối lượng mẫu ban ñầu, với ñộ chính xác tới 0,1%.

Trong trường hợp sàng bằng tay thì mỗi phút sàng 25 cái và cứ 25 cái lại xoay sàng ñi một góc 600, thỉnh thoảng dùng chổi quét mặt sàng.

Chú ý: ñộ mịn của xi măng có thể xác ñịnh theo phương pháp ño bề mặt riêng

2.5. Xác ñịnh ñộ dẻo tiêu chuẩn (lượng nước tiêu chuẩn) theo TCVN 6017-95

Hồ xi măng có ñộ dẻo tiêu chuẩn khi nó ñạt khả năng cần thiết cản lại sự lún của một kim chuẩn. Lượng nước cần thiết cho một loại hồ như vậy gọi là lượng nước tiêu chuẩn.


65

H×nh 2.2. Dông cô Vica

Dụng cụ Vica ñược gắn kim to. Kim to ñược làm bằng kim loại không gỉ và có dạng một trụ thẳng, có chiều dài hữu ích là 50 ± 1mm và ñường kính là 10 ± 0,05mm. Khối lượng toàn phần của phần chuyển ñộng là 300 ± 1g. Chuyển ñộng của nó phải thật thẳng ñứng và không chịu ma sát ñáng kể nào, và trục của chúng phải trung với trục kim to;

Vành khâu Vica ñể chứa hồ ñược làm bằng cao su rắn, chất dẻo hoặc thép không gỉ. Vành khâu có dạng hình nón cụt, sâu 40 ± 0,2 mm, ñường kính trong phía trên là 70 ± 5mm và ở ñáy là 80 ± 5mm. Vành khâu phải ñủ cứng và phải có một tấm ñể phẳng bằng thuỷ tinh có kích thước lớn hơn vành khâu và dày ít nhất là 2,5mm;

Cân có ñộ chính xác ñến 0,1g;

è ng ñong có vạch chia, có khả năng ño thể tích chính xác ñến 1%;

Máy trộn phù hợp với yêu cầu của ISO 679 hoặc các dụng

cụ ñể trộn như bay, chảo bằng thép không gỉ hoặc bằng ñồng;



a) Trộn hồ xi măng

Cân 500g xi măng, chính xác ñến 1g. Cân một lượng

nước 125g rồi ñổ vào trong cối trộn hoặc dùng ống ñong có vạch chia ñể ño lượng nước ñổ vào cối trộn.

ðổ xi măng vào nước một cách cẩn thận ñể tránh thất thoát nước hoặc xi măng. Thời gian ñổ không ít hơn 5 giây và không nhiều hơn 10 giây. Lấy thời ñiểm kết thúc ñổ xi măng là thời ñiểm “không”, từ ñó tính thời gian làm tiếp theo. Khởi ñộng ngay máy trộn và cho chạy với tốc ñộ thấp trong 90 giây.

Sau 90 giây, dừng máy trộn khoảng 5 giây ñể vét gọn hồ ở xung quanh cối vào vùng trộn thêm của máy bằng một dụng cụ vét thích hợp. Khởi ñộng lại máy và cho chạy ở tốc ñộ thấp thêm 90 giây nữa. Tổng thời gian chạy máy trộn là 3 phút.

ðổ ngay hồ vào khâu ñã ñược ñặt trên tấm ñế phẳng bằng thủy tinh có bôi một lớp dầu. ðổ ñầy hơn khâu mà không nén hay rung quá mạnh. Dùng dụng cụ có cạnh thẳng gạt hồ thừa theo kiểu chuyển ñộng cưa nhẹ nhàng, sao cho hồ ñầy ngang khâu và bề mặt phải phẳng trơn.

b) Thử ñộ lún

Gắn kim to vào dụng cụ Vica, hạ kim to cho chạm tấm ñế và chỉnh kim chỉ về số “không” trên thang chia vạch Nhấc kim to lên vị trí chuẩn vị vận hành.

Ngay sau khi gạt phẳng mặt hồ, chuyển khâu và tấm ñế sang dụng cụ Vica tại vị trí ñúng tâm dưới kim to. Hạ kim to từ từ cho ñến khi nó tiếp xúc với mặt hồ. Giữ ở vị trí này từ 1 giây ñến 2 giây ñể tránh tốc ñộ ban ñầu hoặc gia tốc của bộ phận chuyển ñộng. Sau ñó thả nhanh bộ phận chuyển ñộng ñể kim to lún thẳng ñứng vào

66

trung tâm hồ. Thời ñiểm thả kim to từ thời ñiểm số “không” là 4 phút. ðọc số trên thang vạch khi kim to ngừng lún, hoặc ñọc tại thời ñiểm 30 giây sau khi thả kim to, tuỳ theo việc nào xảy ra sớm hơn.

Ghi lại số ñọc, trị số ñó biểu thị khoảng cách giữa ñầu kim to với tấm ñế. ðồng thời ghi lại lượng nước của hồ tính theo phần trăm khối lượng xi măng. Lau sạch kim to ngay sau mỗi lần thử lún.

Lặp lại phép thử với hồ có khối lượng nước khác nhau cho tới khi ñạt ñược một khoảng cách giữa kim to với tấm ñế là 6mm ± 1mm. Ghi lại lượng nước của hồ này, tính bằng phần trăm so với khối lượng mẫu xi măng, lấy chính xác ñến 0,5% và coi ñó là lượng nước cho ñộ dẻo chuẩn.

2.6. Xác ñịnh thời gian ninh kết của xi măng theo TCVN 6017-95

Thời gian ninh kết ñược xác ñịnh bằng cách ño ñộ lún sâu của kim Vica vào hồ xi măng có ñộ dẻo tiêu chuẩn, cho ñến khi nó ñạt ñược giá trị quy ñịnh.


Dụng cụ Vica ñược gắn kim nhỏ. Kim nhỏ làm bằng thép và có hình trụ thẳng với chiều dài hữu ích 50 ± 1mm và ñường kính 1,13 ± 0,05mm. Tổng khối lượng của bộ phận chuyển ñộng là 300 ± 1g;

Các thiết bị khác như thí nghiệm xác ñịnh ñộ dẻo tiêu chuẩn.


a) Xác ñịnh thời gian bắt ñầu ninh kết

Trước khi thử cần hiệu chỉnh dụng cụ Vica ñã ñược gắn kim nhỏ, bằng cách hạ thấp kim nhỏ cho chạm tấm ñế và chỉnh kim chỉ về số “không” trên thang vạch. Nâng kim lên vị trí sẵn sàng vận hành. ðổ hồ có ñộ dẻo chuẩn vào ñầy khâu Vica và gạt bằng mặt khâu.

ðặt khâu ñã có hồ và tấm ñế vào phòng dưỡng hộ ẩm. Sau thời gian thích hợp chuyển khâu sang dụng cụ Vica, ở vị trí dưới kim . Hạ kim từ từ cho tới khi chạm vào hồ. Giữ nguyên vị trí này trong vòng 1 giây ñến 2 giây ñể tránh vận tốc ban ñầu hoặc gia tốc cưỡng bức của bộ phận chuyển ñộng. Sau ñó thả nhanh bộ phận chuyển ñộng và ñể nó lún sâu vào trong hồ. ðọc thang số khi kim không còn xuyên nữa, hoặc ñọc vào lúc sau 30 giây thả kim, tuỳ theo cách nào xảy ra sớm hơn.

Ghi lại các trị số trên thang số, trị số này biểu thị khoảng cách giữa ñầu kim và tấm ñế ñồng thời ghi lại thời gian tính từ ñiểm “không”. Lặp lại phép thử trên cùng một mẫu lại những vị trí cách nhau thích hợp, nghĩ là không nhỏ hơn 10mm kể từ rìa khâu hoặc từ lần trước ñến lần sau. Thí nghiệm ñược lặp lại sau những khoảng thời gian thích hợp, thí dụ cách nhau 10 phút. Giữa các lần thả kim giữ mẫu trong phòng ẩm. Lau sạch kim Vica ngay sau mỗi lần thả kim. Ghi lại thời gian ño từ ñầu ñến khi khoảng cách giữa kim và ñế ñạt 4mm ± mm và lấy ñó làm thời gian bắt ñầu ninh kết, lấy chính xác ñến 5 phút. ðộ chính xác có thể ñược ñảm bảo bằng cách

67

giảm khoảng thời gian giữa các lần thả kim gần tới ñiểm cuối và quan sát các kết quả liên tiếp thấy không biến ñộng quá nhiều.

b) Xác ñịnh thời gian kết thúc ninh kết

Lật úp khâu ñã sử dụng ñể xác ñịnh thời gian bắt ñầu ninh kết lên trên tấm ñế của nó sao cho việc thử kết thúc ninh kết ñược tiến hành ngay trên mặt của mẫu mà lúc ñầu ñã tiếp xúc tấm ñế.

Lắp kim có gắn sẵn vòng nhỏ ñể dễ quan sát ñộ sâu nhỏ khi kim cắm xuống. ¸ p dụng quá trình mô tả như trong phần a). Khoảng thời gian giữa các lần thả kim có thể ñược tăng lên, thí dụ là 30 phút. Nếu dùng máy ño tự ñộng thì không cần lật úp mẫu.

Ghi lại thời gian ño, chính xác ñến 15 phút, từ ñầu ñến lúc kim chỉ lún 0,5mm vào mẫu và coi ñó là thời gian kết thúc ninh kết của xi măng. ðó chính là thời gian mà vòng gắn trên kim, lần ñầu tiên không còn ghi dấu trên mẫu. Thời gian này có thể xác ñịnh chính xác bằng cách giảm thời gian giữa các lần thử gần ñến ñiểm cuối và quan sát thấy các kết quả kế tiếp không biến ñộng quá nhiều.

2.7. Xác ñịnh ñộ ổn ñịnh thể tích của hồ xi măng theo TCVN 6017-95

ðộ ổn ñịnh thể tích, theo phương pháp Lơ Satơliê, ñược xác ñịnh bởi sự nở thể tích của hồ xi măng có ñộ dẻo chuẩn, thông qua dịch chuyển tương ñối của hai càng khuôn.


Dụng cụ Lơ Satơliê có khuôn bằng ñồng ñàn hồi có càng ño. Khuôn phải có ñộ ñàn hồi sao cho dưới tác ñộng của một khối lượng nặng 300g thì khoảng cách giữa hai ñầu càng khuôn tăng lên 17,5 ± 2,5 mm mà không biến dạng cố ñịnh.

Mỗi khuôn ñều có một cặp ñế phẳng bằng kính và ñĩa ñậy. Mỗi tấm ñĩa ñó phải lớn hơn khuôn. ðĩa ñậy phải nặng ít nhất 75g, với ñĩa mỏng có thể ñặt thêm vật nhỏ lên trên ñể ñáp ứng yêu cầu này.

Dùng thùng nước có dụng cụ ñun nóng, và có khả năng chứa ngập ñược các mẫu Lơ Satơliê và nâng ñược nhiệt ñộ của nước từ 27 ± 20C ñến sôi trong thời gian 30 ± 5 phút.


Tiến hành thử trên hai mẫu của cùng một mẻ hồ xi măng. Chế tạo hồ xi măng có ñộ dẻo tiêu chuẩn. ðặt một khuôn Lơ Satơliê ñã bôi một lớp dầu mỏng lên tấm ñế cũng ñã quét lớp dầu và ñổ ñầy ngay mà không lắc hoặc rung, chỉ dùng tay và một dụng cụ cạnh thẳng ñể gạt bằng mặt vữa nếu cần. Trong lúc ñổ ñầy khuôn tránh làm khuôn bị mở tình cờ, chẳng hạn do bị ấn nhẹ của ngón tay, do buộc hoặc khi cần dùng một dây cao su thích hợp.

ðậy khuôn lại bằng ñĩa ñã quét dầu, nếu cần thì thêm khối lượng ñiều chỉnh, ngay sau ñó ñặt toàn bộ dụng cụ vào buồng ẩm. Giữ trong 24 ± 0,5 giờ ở nhiệt ñộ 27 ± 10C với ñộ ẩm tương ñối không nhỏ hơn 98%.

Vào cuối thời gian 24 ± 0,5 giờ, ño khoảng cách A giữa ñiểm chóp của càng khuôn, chính xác ñến 0,5mm. Giữ khuôn ngập trong nước, ñun nước dần dần ñến

68

Hình 2.3. Dụng cụ Lơ Satơliê

sôi, suốt trong 30 giờ ± 5 phút và duy trì bể nước ở nhiệt ñộ sôi trong 3 giờ ± 5 phút.

Vào thời ñiểm kết thúc việc ñun sôi, ño khoảng cách B giữa hai ñiểm chóp của càng khuôn, chính xác ñến 0,5mm. ðể khuôn nguội ñến 27 ± 20C. ðo khoảng cách C giữa các ñầu chóp của càng khuôn, chính xác ñến 0,5mm.

Ở mỗi mẫu, ghi lại các giá trị ño A và C và tính toán hiệu C - A. Tính giá trị trung bình của hai hiệu C - A, chính xác ñến 0,5 mm.

2.8. Xác ñịnh cường ñộ chịu uốn và nén của xi măng theo TCVN 6016-95

Phương pháp xác ñịnh cường ñộ nén và uốn trên các mãu thử hình lăng trụ có kích thước 40 x 40 x 160mm.

Các mẫu này ñược ñúc từ một mẻ vữa dẻo, chứa một phần xi măng và ba phần cát tiêu chuẩn theo khối lượng với tỷ lệ nước/ ximăng là 0,5. Cát tiêu chuẩn phải phù hợp với ISO.

Vữa ñược trộn bằng máy và lèn chặt trong một khuôn nhờ sử dụng máy dằn.

Các mẫu trong khuôn ñược bảo dưỡng nơi không khí ẩm giờ và sau ñó các mẫu ñược tháo khuôn rồi ngâm ngập trong nước cho ñến khi ñem ra thử cường ñộ.

ðến ñộ tuổi yêu cầu, mẫu ñược vớt ra khỏi nơi bảo dưỡng sau khi thử uốn

mẫu bị bẻ gẫy ñược dùng ñể thử cường ñộ nén và uốn.


a) Sàng thử nghiệm

Là loại sàng có lưới ñan bằng dây kim loại, phù hợp với yêu cầu của ISO 2591 và ISO 3310-1. Kích thước danh nghĩa của lỗ sàng theo ISO 565 quy ñịnh là loại R20 có kích thước danh nghĩa của lỗ sàng 2; 1,6: 1; 0,5; 0,16; 0,08 (mm);

b) Máy trộn

Cấu tạo của máy trộn gồm cối trộn, cánh trộn và ñược chạy với tốc ñộ quy ñịnh.

Cối trộn bằng thép không gỉ, có dung tích khoảng 5l. Cối ñược gắn vào khung máy trộn sao cho trong suốt thời gian trộn ñộ an toàn ñược ñảm bảo, chiều cao của

69

Hình 2.4. Máy trộn hồ xi măng

Hình 2.5 Khuôn ñúc mẫu

cối tương xứng với cánh trộn và khoảng cách giữa cánh quay và cối có thể vi chỉnh và cố ñịnh ñược.

Cánh trộn bằng thép không gỉ, quay xung quanh trục quay của nó và chuyển ñộng kiểu hành tinh quanh trục cối do một ñộng cơ ñiện có tần số quay kiểm soát ñược. Hay chiều quay sẽ ngược chiều nhau và tỷ số hai tần số sẽ phải là một số nguyên.

Máy trộn vận hành với tốc ñộ quy ñịnh trên bảng sau

Bảng 2.2. Tốc ñộ của cánh trộn trong máy trộn

c)

Khuôn

Khi lắp ráp lại khuôn phải khít chặt và cố ñịnh vào tấm ñế. Việc lắp ráp không ñược gây ra vênh hoặc khe hở. Tấm ñế phải tiếp giáp hoàn toàn và chắc chắn với mặt bàn của máy dằn ñể không gây dao ñộng phụ. Mỗi bộ phận của khuôn phải ñược ñánh số ñể tiện việc lắp ráp và ñể ñảm bảo ñộ phù hợp với các dung sai ñã qui ñịnh. Các bộ phận giống nhau của các bộ phận khuôn khác nhau không ñược ñổi lẫn cho nhau.

Kích thước bên trong của mỗi ngăn khuôn theo bốn số ño ñối xứng phải bảo ñảm các trị số sau: chiều dài = 160 ± 0,8mm; chiều rộng = 40 ± 0,2mm; chiều sâu = 40 ± 0,1mm.

Khi lắp ráp khuôn ñã làm sạch ñể chuẩn bị dùng, cần dùng một loại matit thích hợp ñể trám kín các mối nối phía ngoài khuôn. Mặt trong của khuôn cần ñược bôi một lớp mỏng dầu khuôn.

ðể ñổ khuôn ñược dề dàng cần có một phễu rót bằng kim loại có thành cao từ 20 - 40mm.

Tốc ñộ

Chuyển ñộng quay quanh trục

(vòng/phút)

Chuyển ñộng hành tinh

(vòng/phút)

Thấp 140 ± 5 62 ± 5

Cao 285 ± 10 125 ± 10

Hình 2.6. Máy dằn

70

d) Máy dằn

Máy dằn chuẩn ñược sản xuất theo TCVN 6061-95.

e) Máy thử cường ñộ chịu uốn

Máy thử ñể xác ñịnh cường ñộ chịu uốn phải chịu ñược tải trọng ñến 10kN với ñộ chính xác 1% của tải trọng, với tốc ñộ tăng tải 50 ± 10 N/s.

Máy có hai gối tựa dạng con lăn làm bằng thép chịu lực ñường kính 10 ± 0,5mm, ñặt cách nhau 100 ± 0,5 mm và một con lăn chịu tải thứ ba bằng thép có ñường kính cũng như trên và ñược ñặt chính giữa hai con lăn kia. Chiều dài của các con lăn khoảng từ 45 - 50mm.

Ba mặt phẳng ñứng xuyên qua trục của ba con lăn phải có vị trí song song với nhau và phải duy trì ñược tính song song, cách ñều nhau và cùng vuông góc với chiều nằm của mẫu trong lúc thử.

Một trong các con lăn gối tựa và con lăn tải trọng phải có ñộ côn chút ít ñể ñảm bảo sự phân bố ñồng ñều của tải trên cả chiều rộng của mẫu mà không gây ra ứng suất xoắn.

f) Máy thử cường ñộ chịu nén

Máy dùng ñể xác ñịnh cường ñộ chịu nén phải có ñộ chính xác 15% tải trọng ñược ghi nằm ở khoảng bốn phần năm phía trên của dãy tải ñang dùng và phải ñảm bảo ñược tốc ñộ tăng tải là 2400 ± 200N/s. Máy phải ñược nối với một bộ phận chỉ kế, bộ phận này ñược chế tạo sao cho số báo khi mẫu bị phá huỷ vẫn ñược ghi lại trên mặt số sau khi máy ñã ñược dỡ tải. Việc này có thể thực hiện bằng cách dùng dụng cụ ghi tối ña dựa trên cách ño áp suất hoặc một bộ nhớ trên màn hiện số. Các thiết bị thử thao tác bằng tay phải ñược lắp một dụng cụ ño tốc ñộ ñể dễ dàng kiểm tra mức tăng tải.

Trục thẳng ñứng của bộ phận nén phải trùng với trục thẳng ñứng của bộ phận máy và trong thời gian nén tải, chiều di chuyển của bộ phận nén phải theo phương

H×nh 2.8. ThiÕt bÞ thö c−êng ®é nÐn

H×nh 2.7. ThiÕt bÞ thö c−êng ®é uèn

71

của trục máy. Mặt khác hợp lực phải ñi qua tâm của mẫu. Bề mặt của tấm ép dưới của máy phải vuông góc với trục máy và giữ nguyên vị trí vuông góc trong suốt thời gian chất tải.

Tâm gối cầu của tấm ép trên phải nằm ở giao ñiểm của trục thẳng ñứng của máy với bề mặt dưới của tấm ép trên của máy với dung sai 1mm. Tấm ép trên có thể ñể tự do và thẳng tuỳ theo sự tiếp xúc với mẫu, nhưng trong thời gian chất tải, vị trí của tấm ép trên và dưới của máy phải ñược giữ cố ñịnh.

Các tấm ép của máy phải ñược làm bằng thép cứng với ñộ cứng Vicker (xem ISO 409-1) ít nhất là HV 600, hay tốt nhất là vonfam cacbit. Các tấm ép này phải dày ít nhất 10mm và rộng 40 ± 01mm và dài ít nhất 40 mm. Dung sai ñộ phẳng cho toàn bộ diện tích tiếp xúc với mẫu là 0,01mm (xem ISO1101).


a) Thành phần vữa ximăng làm mẫu thử

Cát mẫu của ISO là cát thiên nhiên giàu silic, gồm tốt nhất là các hạt tròn cạnh và có hàm lượng sillic dioxit không ít hơn 98%.

Cấp phối hạt nằm trong các giới hạn các giới hạn quy ñịnh ở bảng sau

Bảng 2.3

Kích thước lỗ vuông, mm

Phần còn lại trên sàng, %

2 0

1,6 7 ± 5

1 33 ± 5

0,5 67 ± 5

0,16 87 ± 5

0,08 99 ± 1

Xi măng ñể thử nghiệm nếu phải ñể lâu hơn 24 giờ kể từ lúc lấy mẫu ñến lúc tiến hành thử, thì phải ñược lưu giữ toàn bộ trong thùng kín, loại thùng không gây phản ứng xi măng.

Nước cất ñược sử dụng cho phép thử công nhận. Còn ñối với các thử nghiệm khác, sử dụng nước uống.

b) Chế tạo vữa xi măng

Tỷ lệ khối lượng bao gồm một phần xi măng, ba phần cát tiêu chuẩn và một nửa phần là nước (tỷ lệ X/C = 1/3, N/X = 0,5).

72

Mỗi mẻ cho ba mẫu thử sẽ gồm: 450 ± 2g xi măng, 1350 ± 5g cát và 225 ± 1g nước.

Xi măng, cát, nước và thiết bị có cùng nhiệt ñộ phòng thí nghiệm. Xi măng và cát ñược cân bằng cân có ñộ chính xác ñến 1g. Khi thêm nước, dùng ống ñong tự ñộng 225ml, có ñộ chính xác 1ml.

Dùng máy trộn ñể trộn mỗi mẻ vữa. ðổ nước vào cối và thêm xi măng. Khởi ñộng máy trộn ngay và cho chạy ở tốc ñộ thấp, sau 30 giây thêm cát từ từ trong suốt 30 giây. Khi dùng các nhóm hạt cát riêng biệt, cho thêm số lượng cần thiết của từng nhóm hạt bằng cách bắt ñầu tuần tự từ nhóm hạt lớn nhất. Bật máy trộn và cho chạy ở tốc ñộ cao, tiếp tục trộn thêm 30 giây. Dùng máy trộn 90 giây. Trong vòng 15 giây ñầu dùng bay cao su cào vữa bám ở thành cối, ở ñáy cối và vun vào giữa cối. Tiếp tục trộn ở tốc ñộ cao trong 60 giây nữa. Thời gian của mỗi giai ñoạn trộn khác nhau có thể ñược tính chính xác ñến 1 giây.

c) Chế tạo mẫu thử

Mẫu thử hình lăng trụ có kích thước 40 x 40 x 160mm.

Tiến hành ñúc mẫu ngay sau khi chuẩn bị xong vữa. Khuôn và phễu ñược kẹp chặt vào bàn dẵn. Dùng một xẻng nhỏ thích hợp, xúc một hoặc hai lần ñể rải lớp vữa ñầu tiên cho mỗi ngăn khuôn sao cho mỗi ngăn trải thành hai lớp thì ñầy (mỗi lần xúc khoảng 300g) và lấy trực tiếp từ máy trộn, dùng bay lớn ñể rải ñồng ñều, bay ñược giữ thẳng ñứng so với vai của nó và tiếp xúc với ñỉnh phễu và ñược ñẩy lên phía trước, phía sau dọc theo mỗi ngăn khuôn. Sau ñó lèn lớp vữa ñầu bằng cách dằn 60 cái. ðổ thêm lớp vữa thứ hai, dùng bay nhỏ dàn ñều mặt vữa rồi lèn lên vữa này bằng cách dằn thêm 60 cái.

Nhẹ nhàng nhấc khuôn khỏi bàn dằn và tháo phễu ra. Gạt bỏ vữa thừa bằng một thanh gạt kim loại, thanh này ñược giữ thẳng ñứng và chuyển ñộng từ từ theo kiểu cưa ngang mỗi chiều một lần. Cũng dùng thanh gạt trên gạt bằng mặt vữa.

Ghi nhãn hoặc ñánh dấu các khuôn ñể nhận biết mẫu và vị trí tương ñối của chúng so với bàn dằn.

d) Bảo dưỡng mẫu thử

Gạt bỏ vữa thừa trên rìa khuôn coi như một phần của việc tháo dỡ. ðặt một tấm kính kích thước 210 x 185mm và dày 6mm lên khuôn. Cũng có thể dùng một tấm thép hoặc vật liệu không thấm khác có cùng kích thước. ðể ñảm bảo an toàn cần dùng tấm kính có cạnh ñã ñược vuốt tròn.

ðặt ngay các khuôn ñã ñánh dấu lên giá nằm ngang trong phòng không khí ẩm hoặc trong tủ. Hơi ẩm phải tiếp xúc ñược với các mặt bên của khuôn. Khuôn không ñược chồng chất lên nhau. Mỗi khuôn sẽ ñược lấy khỏi nơi cất giữ vào thời ñiểm thích hợp cho việc tháo khuôn.

ðối với các phép thử 24 giờ, việc tháo dỡ khuôn không ñược quá 20 phút trước khi mẫu ñược thử. ðối với các phép thử có tuổi mẫu lớn hơn 24 giờ, việc tháo dỡ khuôn tiến hành từ 20 giờ ñến 24 giờ sau khi ñổ khuôn. Mẫu ñã tháo khỏi khuôn và ñược chọn ñể thử vào 24 giờ (hoặc vào 48 giờ nếu dỡ khuôn muộn), ñược phủ bằng khăn ẩm cho tới lúc thử.

73

ðánh dấu các mẫu ñã chọn ñể ngâm trong nước và tiện phân biệt mẫu sau này, ñánh dấu mực chịu nước hoặc bằng bút chì.

Bảo dưỡng trong nước. Các mẫu ñã ñược ñánh dấu nhấn chìm ngay trong nước (ñể nằm ngang hoặc ñể thẳng ñứng, tuỳ theo cách nào thuận tiện) ở nhiêt ñộ 27 ± 20C trong các bể chứa thích hợp. Nếu ngâm mẫu nằm ngang thì ñể các mặt thẳng ñứng theo ñúng hướng thẳng ñứng và mặt gạt vữa lên trên.

ðặt mẫu lên trên lưới không bị ăn mòn và cách xa nhau sao cho nước có thể vào ñược cả sáu mặt mẫu. Trong suốt thời gian ngâm mẫu, không lúc nào khoảng cách giữa các mẫu hay ñộ sâu của nước trên bề mặt mẫu lại nhỏ hơn 5mm. ë mỗi bể chứa, chỉ ngâm những mẫu có xi măng cùng thành phần hoá học.

Dùng nước máy ñể ñổ ñầy bể lần ñầu và thỉnh thoảng thêm nước ñể giữ cho mực nước không thay ñổi. Trong thời gian ngâm mẫu không ñược phép thay hết nước.

Lấy mẫu cần thử ở bất kỳ tuổi nào (ngoài 24 giờ hoặc 48 giờ khi tháo khuôn muộn) ra khỏi nước không ñược quá 15 phút trước khi tiến hành thử. Dùng vải ẩm phủ lên mẫu cho tới lúc thử.

Tính tuổi của mẫu thử từ lúc bắt ñầu trộn xi măng và nước.

Khi thử ñộ bền theo yêu cầu ở các tuổi khác nhau, cần ñảm bảo giới hạn sau:

24 giờ ± 15 phút.

48 giờ ± 30 phút

72 giờ ± 45 phút

7 ngày ± 2 giờ

Bằng và lớn hơn 28 ngày ± 8 giờ.


Dùng phương pháp tải trọng tập trung ñể xác ñịnh cường ñộ chịu uốn bằng thiết bị quy ñịnh trong ñiều 1.8.1e. Nửa lăng trụ gẫy sau khi thử uốn ñược ñem thử nén lên mặt bên phía tiếp xúc với thành khuôn với diện tích 40 x 40mm.

Khi không yêu cầu giá trị cường ñộ chịu uốn thì phép thử này có thể huỷ bỏ, nhưng các thử nghiệm chính xác cường ñộ chịu nén vẫn ñược tiến hành trên hai nửa lăng trụ bị gãy nhờ biện pháp thích hợp mà không gây ứng suất có hại cho các nửa lăng trụ.

a) Xác ñịnh cường ñộ chịu uốn.

ðặt mẫu lăng trụ vào máy thử với một mặt bên tựa trên các con lăn gối tựa và trục dọc của mẫu vuông góc với các gối tựa. ðặt tải trọng theo chiều thẳng ñứng bằng con lăn tải trọng vào mặt ñối diện của lăng trụ và tăng tải trọng dần dần với tốc ñộ 50 ± 10N/s cho ñến khi mẫu gãy.

Cần giữ ẩm cho các nửa lăng trụ cho ñến khi ñem thử cường ñộ chịu nén.

b) Xác ñịnh cường ñộ chịu nén

74

Thử cường ñộ chịu nén của các nửa lăng trụ trên các bề mặt bên tiếp xúc với thành khuôn.

ðặt một bên các nửa lăng trụ vào chính giữa các tấm ép với sai lệch không quá 0,5mm và ñặt nằm ngang sao cho mặt cuối của lăng trụ nhô ra ngoài tấm ép hoặc má ép khoảng 10 mm.

Tăng tải trọng từ từ với tốc ñộ 2400 ± 20N/s trong suốt quá trình cho ñến khi mẫu bị phá hoại. Nếu tăng tải trọng bằng tay thì cần ñiều chỉnh ñể chống lại khuynh hướng giảm tốc ñộ tăng tải khi gần tới tải trọng phá huỷ.


Tính cường ñộ chịu uốn, Ru, bằng N/mm2, theo công thức sau:

3

.5,1

b

lPR u

u =

Trong ñó:

Pu- Tải trọng ñặt lên giữa lăng trụ khi mẫu bị gẫy, N;

l- Khoảng cách giữa các gối tựa, mm;

b- Cạnh của tiết diện vuông của lăng trụ, mm.

Tính cường ñộ chịu nén, Rn , bằng N/mm2, theo công thức sau:

A

PR n

n =

Trong ñó:

Pn- Tải trọng tối ña lúc mẫu bị phá hoại, N;

A- Diện tích tấm ép hoặc má ép, mm2 (40mm x 40 mm = 1600 mm2).

Kết quả thử là giá trị trung bình số học của sáu lần xác ñịnh cường ñộ chịu nén trên một bộ ba mẫu lăng trụ.

Nếu một kết quả trong số sáu lần xác ñịnh vượt ± 10% so với giá trị trung bình thì loại bỏ kết quả ñó và chỉ tính giá trị của năm kết quả còn lại. Nếu một trong số năm kết quả này vượt quá ± 10% giá trị trung bình của chúng thì loại bỏ toàn bộ kết quả.

Từ các kết quả ñộ bền riêng biệt thu ñược qua các lăng trụ, lấy chính xác ñến 0,1N/mm2, tính giá trị trung bình và lấy chính xác ñến 0,1 N/mm2.

3. Thí nghiệm xác ñịnh các chỉ tiêu của xi măng poóc lăng theo AASHTO (ASTM)

3.1. Các chỉ tiêu kỹ thuật của xi măng poóc lăng theo AASHTO M85 (ASTM C150)

Theo tiêu chuẩn Mỹ, xi măng poóc lăng ñược phân loại như sau:

Loại I – xi măng thường

Loại IA – sử dụng như loại I, nhưng có thêm tác dụng cuốn khí

75

Loại II – sử dụng thông thường, nhưng có thêm tác dụng chống sunfat vừa và toả nhiệt vừa

Loại IIA – sử dụng như loại II, nhưng có thêm tác dụng cuốn khí

Loại III – sử dụng trong trường hợp yêu cầu cường ñộ ban ñầu cao

Loại IIIA – sử dụng như loại III, nhưng có thêm tác dụng cuốn khí

Loại IV – sử dụng trong trường hợp yêu cầu toả nhiệt thấp

Loại V – sử dụng trong trường hợp yêu cầu chống sunfat cao

Yêu cầu về thành phần hóa học và khoáng vật của các loại xi măng nêu trên ñược qui ñịnh trong bảng sau.

Bảng 2.4

Loại xi măng I vµ IA

II vµ IIA

III vµ IIIA

IV V

(1) (2) (3) (4) (5) (6)

SiO2 không nhỏ hơn, %

Al2O3 không lớn hơn, %

Fe2O3 không lớn hơn, %

MgO không lớn hơn, %

SO3 không lớn hơn, %

- khi C3A nhỏ hơn hoặc bằng 8%

- khi C3A lớn hơn 8%

Lượng mất khi nung, không lớn hơn, %

-

-

-

6,0

3,0

3,5

3,0

20,0

6,0

6,0

6,0

3,0

(K)

3,0

-

-

-

6,0

3,5

4,5

3,0

-

-

6,5

6,0

2,3

(K)

2,5

-

-

-

6,0

2,3

(K)

3,0

Cặn không tan,

không lớn hơn, %

3CaO.SiO2 (C3S),


2CaO.SiO2 (C2S),

không nhỏ hơn, %

3CaO.Al2O3 (C3A),

0,75

-

-

-

-

0,75

55

-

8

-

0,75

-

-

15

-

0,75

35

40

7

-

0,75

-

-

5

25

76


(C4AF + 2C3A) hoặc

dung ñặc (C4AF + C2F)

nếu có, không lớn hơn, %

Chú thích: (K) – không áp dụng

Các yêu cầu vật lý của xi măng poóc lăng ñược qui ñịnh trong bảng sau.

Bảng 2.5

Loại xi măng I IA II IIA III IIIA IV V

ðộ mịn, m2/kg

- phép thử bằng máy ño ñộ vẩn ñục,

không nhỏ hơn

- phép thử thấm khí, không nhỏ hơn

ðộ nở trong octocla, không lớn hơn, %

Cường ñộ chịu nén, MPa, không nhỏ

hơn các giá trị ñược nêu dưới ñây

sau 1 ngày

sau 3 ngày

sau 7 ngày

sau 28 ngày

Thời gian ninh kết dùng kim Vica

- bắt ñầu ninh kết, phút, không nhỏ hơn

- kết thúc ninh kết, phút, không lớn hơn

160

280

0,80

-

12,0

19,0

45

375

160

280

0,80

-

10,0

16,0

45

375

160

280

0,80

-

10,0

17,0

45

375

-

280

0,80

-

8,0

14,0

45

375

-

-

0,80

12

24,0

-

45

375

-

-

0,80

10

19,0

-

45

375

160

280

0,80

-

-

7,0

17,0

45

375

160

280

0,80

-

8,0

15,0

21,0

45

375

3.2. Quy tắc lấy mẫu và chuẩn bị theo AASHTO T127 (ASTM C183)

3.2.1. Quy tắc lấy mẫu

Mẫu xi măng lấy từ băng tải, kho hay tàu ở dạng rời ñược gọi là “mẫu rời”. Mẫu nhận ñược trong 10 phút khi sử dụng một thiết bị lấy mẫu tự ñộng và liên tục từ một dòng xi măng cũng có thể gọi là mẫu rời. Mẫu rời ñược lấy với khoảng cách nhất ñịnh trong một chu kì thời gian có thể gộp thành một “mẫu hỗn hợp” ñại diện cho xi măng ñược sản xuất trong một chu kì thời gian. Mẫu rời hay hỗn hợp ñều phải có khối lượng ít nhất 5 kg.

Có thể lấy mẫu bằng một trong các phương pháp sau:

Lấy mẫu từ băng tải chuyển xi măng tới kho chứa. Mẫu có khối lượng ít nhất 5kg và lấy trong khoảng thời gian 6 giờ.

77

Lấy mẫu trong kho chứa khi xi măng ñược chuyển từ thùng chứa này sang thùng chứa khác. Lấy một mẫu rời với mỗi 400 tấn xi măng hoặc một phần của số lượng ñó (không ít hơn hai mẫu rời) và gộp chúng thành một mẫu hỗn hợp.

Lấy mẫu từ kho chứa lúc xả ra ở cửa xả. Ước tính khối lượng xi măng ñược rút ra từ mỗi lần bằng công thức 0,055d3 x 0,2 với d là chiều sâu tính bằng mét của xi măng trên cửa xả. Nếu lấy từ xilô hình trụ lớn, lấy tất cả các mẫu từ một cửa. Nếu khối lượng xi măng trong thùng vượt quá 1200 tấn khi lấy mẫu từ thùng dạng khối chữ nhật thấp, các cửa xả sử dụng ñể lấy mẫu phải ñảm bảo không có cửa nào có số lượng mẫu lớn hơn một nửa khối lượng trong thùng chứa hoặc lớn hơn 2000 tấn. ë cửa xả trong thùng chứa mẫu, khi xi măng ñang chảy qua cửa, lấy mẫu với khoảng cách ñảm bảo ít nhất hai mẫu rời cho mỗi 400 tấn trong thùng hoặc xilô chứa.

Lấy mẫu từ kho chứa xi măng rời hoặc tàu vận chuyển bằng ống có khe thủng. Nếu chiều sâu của xi măng quá 2m thì dùng ống 1,5 – 1,8m, ñường kính ngoài khoảng 35mm và có mũi nhọn ñể dễ chọc sâu vào xi măng. Phân bố các ñiểm lấy mẫu và ở các ñộ sâu khác nhau ñể ñược mẫu có tính chất ñại diện.

Lấy mẫu trong bao bằng cách chọc nghiêng ống lấy mẫu có ñầu vát có lỗ thoát khí vào cửa rót xi măng của bao. Lấy một mẫu từ một bao với mỗi 5 tấn hoặc một phần của số lượng ñó.

Lấy mẫu từ một xe vận chuyển xi măng. Nếu chỉ dùng 1 xe chở xi măng từ cùng một nguồn và chất tải liên tục thì lấy khoảng 5kg. Nếu chất tải không liên tục hoặc không biết rõ thì gộp 5 phần mẫu hoặc hơn lấy từ các ñiểm khác nhau của xe ñể thành mẫu thử.

Lấy mẫu từ nhiều xe chở xi măng từ cùng một nguồn và cùng một ngày, lấy mẫu với tỉ lệ 1 mẫu cho 100 tấn xi măng hoặc một phần của số lượng ñó nhưng không ít hơn 2 mẫu.


Trước khi thử phải sàng mẫu qua sàng 0,85µm (N0.20) hoặc một sàng khác có mắt tương tự ñể trộn mẫu, phá vỡ cục vón và loại bỏ các tạp chất. Loại bỏ các tạp chất và cục cứng không bị phá vỡ khi sàng và chải. ðựng mẫu trong thùng cách ẩm, kín ñể tránh cho xi măng tiếp xúc với không khí và hút ẩm trước khi thử. Khối lượng mẫu cho các phép thử ñược qui ñịnh trong từng phép thử.

3.3. Xác ñịnh khối lượng riêng của xi măng theo AASHTO T133 (ASTM C188)


Bình xác ñịnh khối lượng riêng bằng thủy tinh cổ dài có vạch chia ñến 0,1ml;

Cân chính xác ñến 0,05g;

Dầu hỏa không ngậm nước có tỉ trọng lớn hơn 0,739g/ml ở nhiệt ñộ 23 ± 20C.


ðổ dầu hỏa vào bình xác ñịnh khối lượng riêng ñến mức nằm trong khoảng vạch từ 0 ñến 1ml. Dùng giấy thấm lau khô cổ bình ở trên mức dầu hỏa. ðặt bình vào thùng ổn ñịnh nhiệt và ñọc mức dầu hỏa ban ñầu.

78

ðổ dần dần mẫu xi măng có khối lượng khoảng 64g vào bình, sao cho xi măng không bám dính vào cổ bình. Sau ñó, ñậy nút bình, lăn nghiêng bình trên mặt bàn có lót miếng ñệm cao su ñể bọt khí trong bình thoát ra hết. Ngâm bình trong thùng ổn ñịnh nhiệt, rồi ñọc mức dầu hỏa lần thứ hai.


Hiệu số kết quả hai lần ñọc là thể tích tuyệt ñối của mẫu xi măng ñã ñổ vào bình.

Khối lượng riêng của xi măng ñược tính theo công thức:

ρx = V

m

Trong ñó:

m- Khối lượng mẫu xi măng, g;

V- Thể tích tuyệt ñối của mẫu xi măng, cm3.

3.4. Xác ñịnh ñộ mịn của bột xi măng theo AASHTO T128 (ASTM C184)


Sàng có kích thước mắt sàng 150 và 75 µm, có nắp và hắp ắáy;

Cân phân tích;

Bàn chải mềm.


Cân 50g xi măng, ñổ lên sàng 150 hoặc 75 µm hoàn toàn khô, ñậy nắp và lắp hộp ñáy dưới sàng. Sàng nhẹ nhàng bằng tay với ñộng tác xoay nhẹ, nghiêng sàng và ñưa sàng lên phía trước rồi về phía sau, kết hợp với việc vỗ nhẹ vào thành sàng, ñể hầu hết các hạt nhỏ lọt qua sàng.

ðể kiểm tra xem ñã sàng ñầy ñủ chưa thì làm như sau: bỏ hộp ñáy ra, sàng tiếp xi măng trên một tờ giấy trắng trong một phút. Nếu thấy lượng lọt sàng không quá 0,05g thì coi như ñã sàng ñủ và ngừng sàng. ðổ phần sót sàng ra, úp ngược sàng, dùng bàn chải mềm chải ñáy sàng ñể lấy ñược các hạt mắc vào mắt sàng. Cân toàn bộ phần sót sàng.


Tính ñộ mịn của xi măng theo công thức:

F = 100 – M

xRs 100

Trong ñó:

F- ðộ mịn của xi măng, tính bằng % lọt sàng 150 mm (N0.100) hoặc 70 mm (N0.200);

Rs- Lượng sót sàng 150 mm hoặc 70 mm, g;

79

Hình 2.9. Thiết bị Vica tự ñộng

M- Khối lượng mẫu, g.

3.5. Xác ñịnh ñộ dẻo tiêu chuẩn của xi măng theo AASHTO T129 (ASTM C187)


3.5.2. TiÕn hµnh thö

Nhiệt ñộ ở phòng thí nghiệm khi tiến hành thí nghiệm từ 20 - 27,50C và của nước là 23 ± 1,70C. ðộ ẩm của phòng thí nghiệm không nhỏ hơn 50%.

Cân 650g xi măng và ñặt trên mặt phẳng không hút nước hay chảo ñã ñược lau sạch bằng giẻ ẩm. Dùng bay moi thành hốc ở giữa và ñổ lượng nước ñã ñược ñong vào giữa. Thao tác này ñược thực hiện 30 giây.

Khi ñổ nước xong thì vun xi măng vào, sau 30 giây thì dùng bay trộn trong 5 phút. Sau ñó lấy vữa ra tay có ñi găng và vê thành một viên tròn, chuyển từ tay nọ sang tay kia với khoảng cách giữa hai bàn tay là 15cm. Nhét khối bi tròn xi măng vào khâu (ñưa qua ñáy rộng) xoa tay bỏ bớt phần thừa. Dùng một dao nhỏ ñã lau sạch gạt cho hồ xi măng thừa trên miệng khâu.

ðặt khâu vào dụng cụ Vica, với chỉ số ở 0. Hạ kim xuống sát mặt ñồng hồ rồi vặn vít lại. Sau ñó tháo vít cho kim tự rơi xuống trong 30 giây, ñọc ñộ xuyên sâu của kim trên thang chia vạch. Nếu số ñọc tương ứng với 10 ± 1mm thì hồ xi măng ñạt ñộ dẻo tiêu chuẩn.

Lưu ý: Có thể bắt ñầu với lượng nước gần ñúng khoảng 21% khối lượng xi măng. Nếu ñộ dẻo chưa ñạt thì phải dùng xi măng mới và thí nghiệm lại từ ñầu.


Lượng nước tiêu chuẩn (biểu thị bằng % với khối lượng xi măng) = 100650

×A

A- Lượng nước sử dụng ñể trộn xi măng ñạt ñược ñộ dẻo tiêu chuẩn, ml;

650- Khối lượng xi măng sử dụng, g.

Dụng cụ Vica ñược lắp kim có ñường kính 10 ± 0,05mm, nặng 300 ± 0,5g;

Khâu ñựng hồ xi măng hình nón cụt làm bằng thép không gỉ, chất dẻo hay bằng thuỷ tinh. ðường kính trong của ñáy trên khâu là 70 ± 5mm và ñáy dưới là 80 ± 5mm, chiều cao 40 ± 1mm;

Khâu ñược ñặt trên một miếng kính hình vuông mỗi cạnh 10 cm;

Thước tỷ lệ vạch, chia ñộ chính xác, chia vạch có thể so sánh với vạch chuẩn 0,1mm vạch chia không lớn quá 0,05 ở bất cứ ñiểm nào;

Cân có ñộ sai cho phép nhỏ hơn 0,1g với khối lượng cân 100g;

80

Tính toán lấy ñộ chính xác dến 0,1% và báo cáo ñược làm tròn ñến 0,5%.

3.6. Xác ñịnh thời gian ninh kết của hồ xi măng theo AASHTO T131 (ASTM C191)


Cân có sức cân tới 1000g và ñộ chính xác ñến 1,0g cho cân ñã qua sử dụng và 0,5g cho cân mới. Quả cân với sai số cho phép khi cân mẫu xi măng bắt buộc như bảng sau.

Bảng 2.6. Sai số cho phép của quả cân

Quả cân (g) Sai số cho phép (g)

500 0,35

300 0,30

250 0,25

200 0,20

100 0,15

50 0,10

20 0,05

10 0,04

5 0,03

2 0,02

1 0,01

Bình thuỷ tinh chia ñộ có dung tích 200 - 250ml;

Dụng cụ Vica ñược lắp kim nhỏ có ñường kính 1,1 ± 0,005mm;

ðồng hồ bấm giây;

Máy trộn hồ xi măng hoặc các dụng cụ ñể trộn tay như chảo, bay…


Nhiệt ñộ trong phòng thí nghiệm từ 20 – 27,50C và nhiệt ñộ của nước là 23 ± 1,70C. ðộ ẩm của phòng thí nghiệm không ñược nhỏ hơn 50% và ñộ ẩm của buồng dưỡng hộ mẫu không nhỏ hơn 90%.

Việc chuẩn bị hồ xi măng có ñộ dẻo tiêu chuẩn và việc ñổ hồ vào khâu hình nón cụt ñược tiến hành như trong thí nghiệm ñộ dẻo tiêu chuẩn AASHTO T131-93 (ASTM C191-92). Ghi thời gian khi kết thúc trộn xi măng. ðặt khâu ở môi trường ẩm trong suốt quá trình thí nghiệm.

Sau 30 phút kể từ khi bắt ñầu trộn hồ, thả kim xuyên xuống lần ñầu và cứ 15 phút cho kim xuyên xuống 1 lần. Việc ñọc số ñược tiến hành sau khi kim xuyên vào

81

hồ 30s. Ghi lại tất cả ñộ cắm sâu của kim và thời gian ứng với từng ñộ cắm kim tính từ lúc trộn xi măng với nước ñến khi kim cắm sâu 25 ± 1mm và ít hơn.

Mỗi lần xác ñịnh ñộ cắm kim, vị trí lần này phải cách vị trí trước 6,4 mm và cách mép khâu ít nhất 9,5 mm.


Vẽ ñường quan hệ thời gian - ñộ cắm kim. Từ ñó nội suy ra thời gian ứng với ñộ cắm kim 25mm trong 30 giây, ñó là thời gian bắt ñầu ninh kết của xi măng. Thời gian kết thúc ninh kết là thời gian ứng với khi kim xuyên xuống hồ xi măng không quá 1mm.

3.7. Xác ñịnh cường ñộ chịu nén của vữa xi măng hình lập phương kích thước 5x5x5cm theo AASHTO T106 (ASTM C109)


Cân có sức cân ñến 2000g;

Bình thủy tinh chia ñộ;

Khuôn lập phương kích thước 5 x 5 x 5cm;

Thùng trộn;

Bàn dằn và khâu hình nón cụt;

ðầm vữa làm bằng gỗ ñược ngâm 15 phút trong parafin ở nhiệt ñộ khoảng 2000C có tiết diện hình chữ nhật 13 x 25mm và chiều dài 120 - 150mm. Mặt ñầu của ñầm phải phẳng và vuông góc với chiều dài dầm;

Thước thép;

Bay trộn vữa;

Thùng bảo dưỡng mẫu;

Máy nén thủy lực.


a) Chuẩn bị vật liệu

Dùng cát chuẩn ñể chế tạo vữa ñược qui ñịnh trong ASTM C778

Chế tạo vữa theo tỉ lệ khối lượng xi măng : cát = 1: 2,75; tỉ lệ nước : xi măng = 0,485 cho tất cả các loại xi măng poóc lăng. ðối với các loại xi măng khác thì lượng nước phải ñảm bảo ñộ chảy của vữa ñược xác ñịnh trên bàn dằn bằng 110 ± 5mm và xác ñịnh bằng % so với khối lượng xi măng.

Xác ñịnh ñộ chảy của vữa bằng bàn dằn như sau: ñổ một lớp vữa vào khâu dày 25mm và ñầm 25 lần, tiếp ñó ñổ vữa ñầy côn và lại ñầm như vậy. Cắt vữa thừa ngang thành côn và miết phẳng bằng tay. Lau khô mặt bàn dằn và xung quanh mép côn. Nhấc côn lên khỏi vữa. Quay tay quay ñể bàn dằn nâng lên hạ xuống 25 lần trong 15 giây với chiều cao nâng 13 mm. Dùng thước thép ño ñường kính của bánh vữa trên mặt bàn dằn ñể biểu thị ñộ chảy. Nếu không ñạt ñược ñộ chảy yêu cầu 110

82

± 5mm thì thêm hoặc bớt nước và làm lại thí nghiệm với mẫu vữa mới cho ñếnkhi ñạt yêu cầu mới thôi.

ðối với xi măng poóc lăng, ñể chế tạo 3 mẫu vữa có kích thước 5 x 5 x 5cm, phải dùng 250g xi măng, 687g cát và 121ml nước; ñể chế tạo 6 mẫu phải dùng 500g xi măng, 1359g cát và 242ml nước; lượng vật liệu tương ứng cần cho 9 mẫu là 740g, 2035g và 359ml.

Nhiệt ñộ không khí ở nơi trộn và ñể vật liệu, thiết bị trong khoảng 20 - 27,50C. ðộ ẩm trong phòng bảo dưỡng không nhỏ hơn 90%.

b) Trộn vữa xi măng

Trộn vữa bằng máy trộn như sau: ñổ toàn bộ nước vào thùng trộn, ñổ xi măng vào nước, sau ñó khởi ñộng máy trộn và trộn với tốc ñộ chậm (140 ± 5 vòng/phút) trong 30 giây. ðổ từ từ toàn bộ cát vào thùng trong 30 giây khi máy ñang quay với tốc ñộ chậm. Dừng máy, chuyển sang tốc ñộ trung bình (285 ± 10 vòng/phút) và trộn tiếp trong 30 giây. Lại dừng máy trộn trong 90 giây và trong 15 giây ñầu cạo nhanh vữa bám vào thành máy trộn cho rơi xuống thùng và trong khoảng thời gian còn lại ñậy nắp thùng trộn ñể tránh nước bay hơi. Trộn tiếp thêm 60 giây ở tốc ñộ trung bình. Trước khi trộn lại, bao giờ cũng phải cạo vữa bám vào thành cho rơi xuống thùng trộn.

Nếu không có máy trộn, thì trộn vữa bằng tay giống như khi trộn hồ xi măng trong thí nghiệm ñộ dẻo tiêu chuẩn.

c) ðúc mẫu

Bắt ñầu ñúc mẫu trong thời gian tổng cộng không quá 150 giây sau khi trộn vữa xong. ðổ một lớp vữa dày khoảng 25mm vào tất cả các khuôn. ðầm mỗi khuôn 32 lần trong khoảng 10 giây, thành 4 vòng, vòng sau theo hướng thẳng góc với vòng trước và ở mỗi vòng ñầm 8 vị trí liên tiếp nhau trên mặt vữa như ñược minh hoạ trong hình sau.

¸ p lực ñầm phải vừa ñủ ñể ñảm bảo vữa ñược nhét ñầy ñều ñặn trongkhuôn. ðầm xong cả 4 vòng của một mẫu, rồi mới ñầm sang mẫu khác, khi ñầm xong lớp thứ nhất ở tất cả các khuôn, ñổ tiếp vữa vào các khuôn cho ñầy quá miệng khuôn, rồi ñầm như lớp 1. Trong khi ñầm lớp thứ 2, sau khi ñầm mỗi vòng dùng tay ñeo găng và thanh ñầm gạt vữa trồi ra trong khuôn trước khi ñầm vòng sau. Sau khi ñầm xong gạt vữa thừa và miết phẳng mặt bằng mép bay.

1 2

3 4

5 6

7 8 1

2 3

4

5 6

7 8

Vßng Vßng Hình 2.10. Thứ tự ñầm

83

d) Bảo dưỡng mẫu

Bảo dưỡng mẫu ngay sau khi ñúc mẫu xong, ñặt khuôn chứa mẫu trong buồng giữ ẩm và giữa tất cả mẫu thử trong 24 giờ. Sau ñó tháo khuôn và ngâm trong thùng ñựng nước vôi bão hòa cho ñến khi thí nghiệm, trừ số mẫu ñược thử ở tuổi 1 ngày.


Thử mẫu ngay sau khi lấy mẫu ra khỏi buồng giữ ẩm 24 giờ hoặc lấy ra khỏi thùng nước sau thời gian bảo dưỡng qui ñịnh. Sai số cho phép ñối với thời gian qui ñịnh thử mẫu như trong bảng sau.

Bảng 2.7

Tuổi mẫu Sai số cho phép của thời gian thử

mẫu

24 giờ

3 ngày

7 ngày

28 ngày

± 1/2 giờ

± 1 giờ

± 3 giờ

± 12 giờ

Trước khi thử, dùng khăn lau khô sạch mặt mẫu và ño kích thước của mặt chịu nén. ðối với mẫu dự kiến chịu ñược tải trọng lớn nhất lớn hơn 15kN, có thể gia tải trước ñến nửa tải trọng ñó với tốc ñộ gia tải thích hợp. Còn ñối với mẫu chịu ñược tải trọng lớn nhất dự kiến nhỏ hơn 15kN thì không cần gia tải trước như vậy. Sau khi gia tải trước (hoặc gia tải từ ñầu trong trường hợp tải trọng lớn nhất dự kiến nhỏ hơn 15kN) thì nén với tốc ñộ gia tải, sao cho thời gian gia tải tổng cộng ñể ñạt tới tải trọng lớn nhất trong khoảng 20-80 giây, tính từ lúc bắt ñầu gia tải.


Ghi lại tải trọnglớn nhất và tính cường ñộ nén của mẫu vữa xi măng theo công thức:

Rx = A

P

Trong ñó:

Rx- Cường ñộ nén, MPa hoặc N/mm2;

P- Tải trọng tối ña, N;

A- Diện tích mặt chịu nén (50 x 50mm), mm2. Diện tích này ñược thay bằng diện tích thực ño mặt mẫu bị nén, nếu diện tích thực ño sai khác với giá trị (50 x 50 = 250mm2) quá 1,5%.

Tính trị số bình quân của các mẫu ñược thử ở cùng một tuổi, chính xác ñến 0,1


1. các thí nghiệm xác ñịnh các chỉ tiêu kỹ thuật của vôi – canxi;

84

3. Các thí nghiệm xác ñịnh các chỉ tiêu kỹ thuật của xi măng looc lăng.

Chương 3

THÍ NGHIỆM BÊ TÔNG XI MĂNG

Bê tông xi măng là vật liệu ñá nhân tạo nhân ñược bằng cách tạo hình và làm rắn chắc hỗn hợp ñược lựa chọn hợp lý của cốt liệu (cát, ñá dăm hoặc sỏi), xi măng, nước và phụ gia (nếu cần).

Theo khèi l−îng thÓ tÝch (γ), bª t«ng xi m¨ng ®−îc chia thµnh:

- Bª t«ng siªu nÆng, γ > 2500 kg/m3

- Bª t«ng nÆng, γ = 1800 - 2500 kg/m3

- Bª t«ng nhÑ, γ = 500 - 1800 kg/m3

- Bª t«ng siªu nhÑ, γ < 500 kg/m3

Theo cường ñộ chịu nén, bê tông xi măng ñược chia ra các mác sau:

- Bê tông thường: 100, 150, 200, 250, 300 và 500 daN/cm2

- Bê tông cường ñộ cao: 600 ñến 1000 daN/cm2

1. Thí nghiệm hỗn hợp bê tông và bê tông nặng theo TCVN

Hỗn hợp bê tông nặng(bê tông tươi) là hỗn hợp ñược nhào trộn ñồng nhất theo tỷ lệ ñược chọn các vật liệu sau: xi măng, nước, cốt liệu nhỏ và phụ gia kể từ lúc trộn xong cho tới khi còn chưa rắn chắc.

Bê tông nặng là hỗn hợp bê tông nặng ñã rắn chắc.

1.1. Phương pháp lấy mẫu, chế tạo và bảo dưỡng mẫu thử

Phương pháp lấy mẫu hỗn hợp bê tông (TCVN 3105-93)

Mẫu thử các tính chất của hỗn hợp bê tông ñược lấy tại hiện trường hoặc ñược chuẩn bị trong phòng thí nghiệm. Mẫu hiện trường ñược lấy khi cần kiểm tra chất lượng của hỗn hợp bê tông hoặc bê tông trong quá trình sản xuất, thi công và nghiệm thu. Mẫu thử trong phòng thí nghiệm ñược chuẩn bị khi cần thiết kế các mác bê tông hoặc kiểm tra các thành phần ñịnh mức vật liệu trước khi thi công.

Tại hiện trường, mẫu ñược lấy tại ñúng vị trí cần kiểm tra. ðối với bê tông toàn khối – tại nơi ñổ bê tông, ñối với bê tông sản xuất cấu kiện ñúc sẵn – tại nơi ñúc sản phẩm, ñối với bê tông trạm trộn hoặc trong quá trình vận chuyển – tại cửa xả của máy trộn hoặc ngay trên dây chuyền vận chuyển.

Mẫu cần lấy không ít hơn 1,5 lần tổng thể tích số các viên mẫu bê tông cần ñúc và các phép thử hỗn hợp bê tông cần thực hiện, song không ít hơn 20 lít.

85

Mẫu ñược lấy phải thực sự ñại diện cho khối hỗn hợp cần kiểm tra. Mẫu ñại diện ñựơc gộp ít nhất từ 3 mẫu cục bộ lấy với khối lượng xấp xỉ bằng nhau như ở các vị trí khác nhau. Khi lấy các cục mẫu cục bộ từ máy trộn cần chọn phần giữa cột trộn, không lấy mẫu ở ñầu và cuối cốt trộn.

Các mẫu cục bộ sau từng phần lấy ñược sau các dụng cụ ñựng sạch, không hút nước và ñược bảo quản mẫu không bị mất nước và bị tác ñộng của nhiệt ñộ cao. Thời gian lấy xong mẫu ñại diện không kép dài quá 15 phút.

Mẫu hỗn hợp bê tông trong phòng thí nghiệm ñựơc chế tạo theo nguyên tắc: dùng vật liệu ñúng như vật liệu hiện trường; cân ñong vật liệu ñảm bảo sai số không vượt quá 1% ñối với xi măng, nước trộn và phụ gia, 2% ñối với cốt liệu, trộn hỗn hợp theo qui trình và thiết bị ñể tạo ra hỗn hợp có chất lượng tương ñương như trong ñiều kiện sản xuất thi công.

Trước khi thử hoặc ñúc khuôn, toàn bộ mẫu ñược trộn ñều lại bằng xẻng. Sau ñó các chỉ tiêu của hỗn hợp bê tông ñược tiến hành thử ngay không chậm hơn 5 phút, các viên mẫu bê tông cần ñúc cũng ñược tiến hành ñúc ngay không chậm hơn 1 phút kể từ lúc lấy xong toàn bộ mẫu.

ðúc mẫu bê tông

Mẫu thử các tính chất cửa bê tông ñược ñúc theo từng lô sản phẩm ñúc sẵn hoặc theo từng khối ñổ tại chỗ. Số lượng mẫu thử bê tông quy ñịnh cho một lô sản phẩm hoặc cho một khối ñể lấy theo các qui phạm và tiêu chuẩn hiện thành cho mỗi dạng sản phẩm hoặc kết cấu có khối ñổ ñó.

Mẫu bê tông ñược ñúc thành các viên theo các tổ. Tổ mẫu thử chống thấm gồm 6 viên, tổ mẫu thử mỗi chỉ tiêu gồm 3 viên. Kích thước cạnh nhỏ nhất của mỗi viên tuỳ theo mỗi hạt lớn nhất của cốt liệu dùng ñể tạo bê tông ñược qui ñịnh trong bảng sau.

Chú thích: ðối với các viên mẫu thử mài mòn cho phép ñúc trong khuôn có kích thước cạnh 70,7 mm khi cỡ hạt lớn nhất của cốt liệu tới 20 mm.

Bảng 3.1 (mm)

Cỡ hạt lớn nhất của cốt liệu

Kích thước cạnh nhỏ nhất của viên mẫu (cạnh mẫu lập phương, cạnh thiết diện mẫu lăng trụ, ñường kính mẫu trụ)

10 và 20 100

40 150

70 200

100 300

a) Hình dáng và kích thước viên mẫu

Hình dáng và kích thước các viên mẫu ứng với chỉ tiêu cần thử ñược qui ñịnh trong bảng sau.

Bảng 3.2

86

Chỉ tiêu cần thử Hình dáng viên mẫu Các loại kích thước viên (mm)

Cường ñộ nén

Cường ñộ kéo khi bửa

Lập phương, hình trụ

Hình trụ

a = 100, 150, 200, 300

d = 150, 200, 300, 400

h = 300, 400, 600, 800

Cường ñộ lăng trụ, cường ñộ kéo khi uốn

ðộ co: mô ñun ñàn hồi

Hình trụ

Hình khối chữ nhật

a = b = 100, 150, 200

b = 4a= 400, 600, 800

ðộ chống thấm nước Hình trụ d = 150

h = 150

ðộ mài mòn Hình lập phương, hình trụ

a = 70,7

d = 70,7

h = 70,7

Sai số

- ðộ không phẳng của các mặt chịu lực lúc không vượt quá 0,0005d (hoặc a)

- ðộ cong vênh của ñường sinh khuôn trụ dùng cho thứ bửa không vượt qua 0,001d.

- ðộ lệch góc vuông tạo bởi các mặt kề nhau của mẫu lập phương, mẫu lăng trụ hoặc tạo bởi ñáy và ñường sinh mẫu trụ không vượt quá 90 ± 0,5.

- Sai số kích thước của tất cả các viên mẫu lập phương,mẫu lăng trụ hoặc tạo bởi ñáy và ñường sinh mẫu trụ không vượt quá 1%.

Ngoài qui ñịnh về sử dụng mẫu ñể thử các chỉ tiêu như ghi ở bảng 3.32 cho phép:

- Mẫu thử ñộ mài mòn: Sử dụng các viên kích thước lớn ñúc theo qui ñịnh ở bảng 1 gia công thành các viên mẫu lập phương kích thước cạnh 70,7 mm ñể thử.

Các chỉ tiêu khối lượng riêng,khối lượng thể tích và ñộ hút nước ñược thử bằng các mẫu hoặc có kích thước hình học chính xác theo qui ñịnh ở bảng 3.31 và bảng 3.32.

b) Số tổ mẫu cần ñúc

ðối với các bê tông dự ứng lực: 3 tổ mẫu ñể xác ñịnh cường ñộ nén của bê tông ở từng thời ñiểm: truyền ứng suất của ứng suất của cốt thép lên bê tông; giải phóng sản phẩm khỏi khuôn hoặc bệ ñúc (nếu hai thời ñiểm này trùng nhau thì bớt ñi một tổ mẫu) và ở tuổi 3, 7, 14, 28 ngày ñêm.

Hình 3.1. Mẫu bê tông

87

ðối với các bê tông thường: Hai tổ mẫu ñể xác ñịnh cường ñộ nén của bê tông ở các thời ñiểm giải phóng sản phẩm khỏi khuôn và ở tuổi 28 ngày ñêm hoặc các tuổi 3, 7, 14 nếu cần có số liệu.

ðối với các bê tông toàn khối và hỗn hợp vê tông thương phẩm: Một tổ mẫu ñể xác ñịnh cường ñộ nén của bê tông ở tuổi 28 ngày ñêm.

c) Khuôn ñúc mẫu

Các viên mẫu bê tông ñược ñúc trong các khuôn kín, không thấm nước, không gây phản ứng với xi măng và có bôi chất chống dính trên các mặt tiếp xúc với hỗn hợp. Khuôn ñúc mẫu phải ñảm bảo ñộ cứng và ghép chắn chắn ñể không làm sai lệch kích thước, hình dáng viên ñúc vượt quá qui ñịnh (xem mục 4.12).

Mặt trong của khuôn phải nhẵn phẳng và không có các vết lồi lõm sâu quá 80µm. ðộ không phẳng của các mặt trong của khuôn lập phương, khuôn ñúc mẫu lăng trụ, ñộ cong vênh của các ñường sinh khuôn trụ phải không vượt quá 0,05 mm trên 100mm dài. ðộ lệch góc vuông tạo bởi các mặt kề nhau của khuôn không vượt quá ± 0,50.

d) ðổ và ñầm hỗn hợp bê tông trong khuôn

Khi hỗn hợp có ñộ cứng trên 20 giây hoặc có ñộ sụt dưới 4cm; ñổ hỗn hợp vào khuôn thành một lớp với khuôn có chiều cao 150 mm trở xuống, thành 2 lớp với khuôn có chiều cao biên ñộ 150mm. ðổ xong lớp ñầu thì kẹp chặt khuôn kên bàn rung tần số 2800 - 300 vòng/phút, biên ñộ 0,35 - 0,5 mm rồi rung cho tới khi thoát hết bọt khí lớn và hồ xi măng nổi ñều. Sau ñó ñổ và ñầm như vậy tiếo lớp 2. Cuối cùng dùng bay gạt bỏ hỗn hợp thừa và xoa phẳng mặt mẫu.

Khi hỗn hợp có ñộ cứng 10 tới 20 giây hoặc có ñộ sụt 5 tới 9 cm. ðổ hỗn hợp vào khuôn thành một hoặc hai lớp. Sau ñó tiến hành ñầm hỗn hợp trong khuôn bằng bàn rung hoặc bằng ñầm dùi thì sử dụng loại ñầm tần số 7200 vòng/phút ñường kính dùi không quá 1/4 kích thước nhỏ nhất của viên mẫu.

Cách ñầm như sau: ðổ xong lớp thứ nhất, thả ñầu dùi nhanh và thẳng vào hỗn hợp tới ñộ sâu cách ñáy khuôn khoảng 2 cm. Giữ ñầm ở vị trí này cho thớ khi hồ xi măng nổi ñều,bọt khí lớn thoát hết thì từ từ rút ñầm ra. Sau ñó ñổ tiếp lớp 2 và lại ñầm như vậy, lần thứ hai thả dùi sâu vào lớp dưới khoảng 2 cm.

Khi hỗn hợp bê tông có ñộ sụt 10 cm trở lên thì ñổ hỗn hợp vào khuôn thành một lớp ñối với các khuôn có chiều cao dưới 100 mm, thành hai lớp ñối với các khuôn có chiều cao từ 150 ñến 200 mm và thành 3 lớp ñối với khuôn cao 300mm. Sau ñó dùng thanh thép tròn ñường kính 16 mm, dài 600mm chọc ñều từng lớp, mỗi lớp cứ bình quân 10cm2 chọc một cái. Lớp ñầu chọc tới ñáy lớp sau chọc xuyên vào lớp trước. Chọc xong dùng bay gạt bê tông thừa và xoa

Hình 3.2. ðầm bàn

Hình 3.3. ðầm dùi

88

phẳng mặt mẫu.

Các viên mẫu ñúc trong khuôn trụ sau khi ñầm ñược làm phẳng mặt như sau: Trong hồ xi măng (tỉ lệ nước : xi măng 0,32 – 0,36 ). Sau khoảng 2 - 4 giờ, chờ cho mặt mẫu se và hồ xi măng ñã co ngót sơ bộ, tiến hàng phủ mặt bằng lớp hồ mỏng tới mức tối ña. Phủ xong dùng tấm kính, hoặc tấm thép là phẳng mặt mẫu.

Khi ñúc mẫu ngay tại ñịa ñiểm sản xuất, thi công, cho phép ñầm hỗn hợp bê tông trong khuôn bằng các thiết bị thi công hoặc bằng các thiết bị có khả năng ñầm chặt bê tông trong khuôn tương ñương như bê tông thực tế.

Khi ñúc ñộ dầm trong thi công sản xuất dẫn ñế việc giảm cước của hỗn hợp tạo hình (ly tâm, hút chân không....) phương pháp ñúc mẫu kiểm tra ñược thực hiện theo các chỉ dẫn riêng cho các sản phẩm kết cấu sử dụng công nghệ ñó.

Bảo dưỡng bê tông

Các mẫu ñúc ñể kiểm tra chất lượng bê tông dùng cho các kết cấu sản phẩm phải ñược bảo dưỡng hộ tiêu chuẩn có nhiệt ñộ 27 ± 20C, ñộ ẩm 95 - 100% cho ñến ngày thử mẫu giống như ñiều kiện bảo dưỡng và ñông rắn của các kết cấu sản phẩm ñó.

Thời hạn giữ mẫu trong khuôn là 16 - 24 giờ ñối với bê tông mác 15 trở lên, 2 hoặc 3 ngày ñêm ñối với bê tông có phụ gia chậm ñông rắn.

Trong quá trình vận chuyển về phòng thí nghiệm các mẫu phải ñược giữ không ñể mất ẩm bằng cách ñóng trong túi cách ẩm.

Tất cả các viên mẫu ñược ghi kí hiệu rõ ở mặt không chịu tải.

Khoan lấy mẫu

Việc khoan, cắt các mẫu bê tông chỉ ñược tiến hành tại các vị trí ñại diện trên kết cấu sao và cần ñảm bảo sau khi lấy mẫu kết cấu không bị giảm khả năng chịu lực.

Mẫu khoan, cắt cũng ñược làm theo từng tổ. Số tổ mẫu cần khoan ñể kiểm tra các lô sản phẩm ñúc sẵn hoặc các khối ñổ tại chỗ ñược lấy theo quy ñịnh nghiệm thu các lô sản phẩm hay các khối ñó thông thường là 3 hoặc 6 viên cho một tổ mẫu.

1.2. Xác ñịnh các tính chất của hỗn hợp bê tông nặng

1.2.1 Phương pháp thử ñộ sụt (TCVN 3106-93)


Côn thử ñộ sụt là một khuôn hình nón cụt, bằng thép có chiều dày tối thiểu là 1,5 mm; ñường kính trong của ñáy trên là 100, ñáy dưới là 200 và chiều cao là 300mm, sai số kích thước là ± 2mm. Mặt trong của côn phải nhẵn. Khi hỗn hợp bê tông dùng cốt liệu lớn có Dmax > 70mm, sử dụng côn có ñường kính trong của ñáy trên là 150, ñáy dưới là 300 và chiều cao là 450mm;

Thanh thép tròn trơn ñường kính 16 mm, dài 60 mm hai ñầu múp tròn;

Hình 3.4. Côn thử ñộ sụt

89

Hình 3.5. Nhớt kế Vêbe

Phễu ñổ hỗn hợp;

Thước lá kim loại dài 30 cm.

b) Lấy mẫu

Lấy mẫu hỗn hợp bê tông ñể thử theo TCVN 3105-93 (xem mục 4.1.1). Thể tích hỗn hợp cần lấy: khoảng 8 lít khi hỗn hợp bê tông có cỡ hạt lớn nhất của cốt liệu tới 40 mm; khoảng 24 lít khi hỗn hợp bê tông có cỡ hạt lớn nhất của cốt liệu bằng 70 hoặc 100mm.


Làm sạch côn và nền thử. Dùng giẻ ướt lau mặt trong của côn và các dụng cụ khác mà trong quá trình thử tiếp xúc bê tông. ðặt côn lên nền ẩm, cứng, phẳng, không thấm nước. Giữ cho côn cố ñịnh trong cả quá trình ñổ và ñầm hỗn hợp bê tông trong côn.

ðổ hỗn hợp bê tông vào côn 3 lớp, mỗi lớp chiếm khoảng 1/3 chiều cao của côn. Sau khi ñổ từng lớp dùng thanh thép tròn chọc ñều trên toàn mặt hỗn hợp bê tông từ xung quanh vào giữa, mỗi lớp chọc 25 lần. Lớp ñầu chọc suốt chiều sâu, các lớp sau chọc xuyên sâu vào lớp trước 2 - 3cm. ë lớp thứ ba, vừa chọc vừa cho thêm ñể giữ hỗn hợp luôn ñầy hơn miệng côn.

Chọc xong lớp thứ ba, nhấc phễu ra, lấy bay gạt phẳng miệng côn và dọn sạch xung quanh ñáy côn. Từ từ nhấc côn thẳng ñứng trong khoảng thời gian 5 - 10 giây. ðộ chênh lệch chiều cao giữa miệng côn với ñiểm cao nhất của khối hỗn hợp chính xác tới 0,5 cm chính là ñộ sụt côn.

Thời gian thử tính từ lúc bắt ñầu ñổ hỗn hợp bê tông vào côn khống chế không quá 150 giây.


ðộ sụt của hỗn hợp bê tông ñược lấy bằng giá trị trung bình của hai lần thí nghiệm với những phần bê tông khác nhau của cùng một mẫu lấy thí nghiệm. Yêu cầu chênh lệch giữa hai kết quả không lớn hơn 2 cm. Khi dùng côn loại 150x300x450 mm, kết quả thí nghiệm ñược chuyển về ñộ sụt của côn tiêu chuẩn bằng cách nhân với hệ số 0,67.

Hỗn hợp bê tông có ñộ sụt bằng không hoặc dưới 1cm ñược coi như không có tính dẻo. Khi ñó dùng chỉ tiêu ñộ cứng ñể ñánh giá tính công tác của hỗn hợp bê tông.

1.2.2 Phương pháp vêbe xác ñịnh ñộ cứng (TCVN 3107-93)

ðộ cứng của hỗn hợp bê tông ñược xác ñịnh bằng thời gian ñể ñầm phẳng, chặt một hỗn hợp bê tông hình nón cụt sau khi tạo hình trong nhớt kế Vêbe.

90

Tiêu chuẩn này chỉ áp dụng cho hỗn hợp bê tông có cỡ hạt lớn nhất của

cốt liệu tới 40 mm.


Nhớt kế Vêbe;

Bàn rung;

Thanh thép tròn, trơn ñường kính 16 mm, dài 600 mm,

hai ñầu múp tròn;


Nhớt kế Vêbe ñược làm bằng thép gồm một thùng hình trụ ñáy kín, bên trong ñặt một côn tạo hình hỗn hợp bê tông và một phễu ñổ hỗn hợp. Trên thùng có một ñĩa mica phẳng. ðĩa này có thể trượt tự do theo phương thẳng ñứng nhờ thanh trượt gắn với một thanh ñỡ. Tay ñỡ trượt hoặc cố ñịnh bằng vít hãm trong ống bắt cố ñịnh với ñế bàn rung.

Tổng khối lượng ñĩa mica, thanh trượt và ñệm thép dùng ñể căn chỉnh khối lượng bằng 2750 ± 50. Bàn rung với nhớt kế khi chưa có hỗn hợp phải ñảm bảo có ñộ rung với tần số 2900 ± 100 vòng phút và biên ñộ 0,5 ± 0,01. Bàn rung cần có bộ phận ñể kẹp chặt nhớt kế. Khi bộ phận này có cấu tạo theo nguyên tắc ñiện tử thhì thanh trượt và ñệm thép phải ñược thay bằng vật liệu không nhiễm từ.

b) Lấy mẫu

Lấy và chuẩn bị mẫu hỗn hợp bê tông (mục 4.1.1). Thể tích hỗn hợp thử cần lấy khoảng 8 lít.


Vệ sinh dụng cụ, dùng giẻ ướt lau các phần thiết bị tiếp xúc với hỗn hợp bê tông trong quá trình thử.

Kẹp chặt thùng hình trụ của nhớt kế lên mặt bàn rung, mở vít hãm xoay ñĩa mi ca ra ngoài. ðặt côn vào thùng, ñịnh vị côn bằng vòng giữ và ñặt phễu lên miệng côn. ðổ, chọc hỗn hợp bê tông trong côn rồi tháo côn khỏi khối hỗn hợp vừa tạo hình như khi thử ñộ sụt của hỗn hợp bê tông.

Mở vít xoay tay ñỡ và ñĩa mica lên phía trên khối lượng hỗn hợp vào vị trí tâm ñĩa với thùng rồi siết vít hãm chặt tay ñỡ. Từ từ mở vít hạ ñĩa xuống mặt trên khối của hỗn hợp, ño giá trị sụt của hỗn hợp theo vạch khắc ở thanh trượt. Sau ñó ñồng thời bật rung và bấm ñồng hồ giây. Theo dõi sự lún dần cả khối hỗn hợp và ñĩa mica. Tiến hành rung cho tới khi thấy hồ xi măng vừa phủ kín mặt dưới của ñĩa mica thì tắt ñồng hồ và ngừng rung. Ghi lại thời gian ño ñược.

ðộ cứng của hỗn hợp bê tông ñược giây chính xác tới 1 giây là thời gian ño ñược. Nếu thời gian ño ñược nhỏ hơn 5 giây hoặc lớn hơn 30 giây, hỗn hợp bê tông ñược coi là không thích hợp ñể xác ñịnh ñộ cứng theo phương pháp Vêbe.

1.2.3 Phương pháp xác ñịnh khối lượng thể tích hỗn hợp bê tông nặng (TCVN 3108-93)


91

Thùng kim loại hình trụ dung tích 5 lít hoặc 15 lít, ñường kính trong và chiều cao bằng nhau, tương ứng bằng 186 và 267 mm;

Thiết bị ñầm như mục 4.1.2e;

Cân kỹ thuật chính xác tới 50 g.

b) Lấy mẫu

Lấy và chuẩn bị mẫu hỗn hợp bê tông (mục 4.1.1). Thể tích hỗn hợp thử cần lấy; khoảng 8 lít khi cỡ hạt lớn nhất của cốt liệu bê tông tới 40 mm, 24 lít khi cỡ hạt lớn nhất của cốt liệu bê tông bằng 70 hoặc 100 mm.


Dùng thùng dung tích 5 lít ñể thử hỗn hợp bê tông có cỡ hạt bê tông lớn nhất của cốt liệu tới 40 mm, thùng 15 lít ñể thử hỗn hợp bê tông có cỡ hạt lớn nhất của cốt liệu 70 - 100mm.

Chú ý: Cho phép sử dụng khuôn ñúc thử cường ñộ nén kích thước quy ñịnh trong bảng 3.32 ñể kiểm tra khối lượng thể tích của hỗn hợp bê tông.

Xác ñịnh khối lượng thùng hoặc khuôn chính xác tới 0,2%.

ðổ và ñầm hỗn hợp bê tông trong thùng hoặc khuôn. ðầm xong, dùng thước là bằng thép cắt bỏ phần hỗn hợp thừa, gạt mặt hỗn hợp cho bằng với miệng thùng hoặc khuôn, lấy giẻ lau sạch hỗn hợp dính bên ngoài rồi xác ñịnh khối lượng của thùng hoặc khuôn chứa hỗn hợp chính xác tới 0,2 %.


Khối lượng thể tích của hỗn hợp bê tông ñược kg/m3, làm tròn tới 10kg/m3 theo công thức:

v

mm 1−=γ

Trong ñó :

m- Khối lượng thùng hoặc khuôn chứa hỗn hợp bê tông, kg;

m1- Khối lượng của thùng hoặc khuôn, kg;

v- Thể tích của thùng hoặc khuôn m3.

1.2.4 Phương pháp xác ñịnh hàm lượng bọt khí của hỗn hợp bê tông (TCVN 3111-93)


Bình thử bọt khí bằng kim loại hình trụ ñường kính 27 ± 1,25cm, nắp hình côn. Nắp ñược liên kết với thân bình bằng gioăng cao su và bu lông hãm. Nắp bình ñược gắn van ñiều chỉnh nước và một ống trụ nhỏ trong có ñặt một ống thủy tinh khắc ñộ. ðầu ống trụ có các nhánh ñể gắn áp kế, bơm, phễu và van ñể ñóng kín bình khi thử. Bình có dung tích tối thiểu 5 lít và phải ñược gia công ñủ cứng ñể không bị biến dạng thể tích quá 0,1% giá trị hàm lượng bọt khí dưới tác dụng của áp lực.

Bàn rung tần số 2800 ± 200 vòng/phút hoặc thanh thép tròn trơn ñường kính 16mm, dài 600mm hai ñầu múp tròn.

92


Lấy khoảng 8 lít hỗn hợp bê tông theo TCVN 3105-93 (mục 4.1.1).

Hiệu chỉnh bình thử bọt khí: ðặt một tấm kính phẳng dày 3 – 4mm xuống ñáy bình, úp miệng một cốc thủy tinh (hoặc kim loại) dung tích biết trước V1 (ml) lên tấm kính. ðặt trên ñáy cốc một lò xo có ñộ dài ñủ ñể khi ñậy nắp bình thử bọt khí, nắp bình sẽ tì lên lò xo giữ cho cốc cố ñịnh. Sau ñó ñặt gioăng cao su lên miệng bình, ñậy nắp bình và bắt bu lông. Tiếp theo ñổ nước vào bình tới vạch mức “0” qua một nhánh van ở ñỉnh ống trụ rồi khóa van. Dùng bơm áp lực 0,4 daN/cm2 ép khí trong cốc và ñọc mức nước tụt xuống dưới vạch mức “0”.

Tính hệ số hiệu bình thử bọt khí theo công thức:

'0h

VL=µ

Trong ñó:

VL- Dung tích cốc thủy tinh (hoặc kim loại), ml;

h0- Chiều cao mức nước tụt xuống dưới mức “0” ở áp lực 0,4 daN/cm2, mm;

µ- ðược xác ñịnh bằng kết quả trung bình của hai lần thử hiệu chỉnh.

Xác ñịnh hàm lượng bọt khí: ñổ và ñầm hỗn hợp bê tông vào bình thử bọt khí (mục 4.1.2e). ðầm xong dùng bay gạt bớt hỗn hợp giữ cho mức hỗn hợp thấp hơn miệng bình khoảng 3cm. Sau ñó cẩn thận ñổ nước ñầy tới miệng bình, tránh không ñể nước sục hỗn hợp, ñặt gioăng cao su, ñậy và xiết chặt nắp bình. Qua lỗ trên ñỉnh ống trụ tiếp nước vào bình tới mức “0”. Tiếp ñó khóa kín bình rồi dùng bơm tạo áp lực 0,4 daN/cm2 ép khí trong hỗn hợp bê tông, ghi lại mức tụt xuống dưới vạch mức “0”.


Hàm lượng bọt khí trong hỗn hợp bê tông ñược tính bằng (%) theo công thức:

100b

k V

hV µ=

Trong ñó:

h- Mức nước tụt xuống dưới mức “0” ở áp lực 0,4 daN/cm2, mm;

Vb- Thể tích hỗn hợp bê tông trong bình, ml;

µ- Hệ số ñiều chỉnh thiết bị.

1.3. Xác ñịnh các tính chất của bê tông nặng

1.3.1. Phương pháp xác ñịnh khối lượng riêng bê tông nặng (TCVN 3112-93)


Bình khối lượng riêng (hình a) hoặc bình tam

giác dung tích 100ml có nút thuỷ tinh và ống

93

dẫn mao quản (hình b);

Cân phân tích chính xác tới 0,01g;

Búa con;

Cối chày ñồng;

Bình hút ẩm;

Tủ sấy 2000C;

Nước lọc;

Dầu hỏa;

Cồn 900C;

Sàng kích thước mắt 2 hoặc 2,5 mm.


Lấy 3 viên mẫu hình dạng bất kỳ. ðập nhỏ các viên mẫu tới cỡ hạt dưới 2 hoặc 2,5 mm trộn ñều, rút gọn dần mẫu tới còn 200g (cách rút gọn: dàn ñều mẫu thành hình bánh ña, vạch hai ñường kính chia mẫu thành 4 phần, lấy 2 phần bất kì ñối ñỉnh). Tán nhỏ mẫu thành bột trong cối chày ñồng. Sấy bột khô tới khối lượng không ñổi rồi ñể nguội mỗi mẫu 50g ñể thử song song.


Nếu như bình cổ cao (hình a) thì trước tiên hiệu chỉnh thể tích các vạch mức của từng bình, sau ñó ñổ dầu hoả vào bình tới vạch 0. Làm hai bình song song. Dùng bông thấm sạch phần dầu dính ở cổ bình rồi cấn thận ñổ qua phễu vào mỗi bình 50g mẫu. Xoay lắc bình quanh trục thẳng ñứng trong mười phút cho không khí thoát ra hết rồi ño thể tích dầu tăng lên trong bình sau khi cho mẫu (v).

Nếu thử bằng bình tam giác (hình b) thì ñổ mỗi phần mẫu thử vào một bình chứa mẫu 30 phút hoặc dùng máy hút chân không hút hết bọt khí ra khỏi bình qua ống mao quản. ðổ tiếp dầu hoả vào bình tới vạch ñịnh mức, dùng bông thấm sạch phần ñầu trên vạch ñịnh mức ròi cân bình chứa ñầu và mẫu (m3) sau khi ñã ñổ hết mẫu thử ra, rửa sạch bình, ñổ nước cất vào ñến vạch ñịnh mức rồi cân lại cân (m4).


Khối lượng riêng của mẫu thử (ρ)ước tính bằng chính xác tới 0,01g/cm3, theo công thức

V

m=ρ

Trong ñó :

m- Khối lượng bột mẫu, 50g;

V- Phần thể tích dầu do mẫu chiếm chỗ, tính bằng cm3.

Khi thử bằng bình tam giác:

94

d

mmmm

mm

ρ

ρ1

)()(

)(100

2314

12

−−−

−=

Trong ñó:

ρd- Khối lượng riêng của dầu hoả, lấy bằng 0,93 g/m3;

m1 – Khối lượng bình không g;

m2 – Khối lượng bình chứa bột mẫu, g;

m3 – Khối lượng bình chứa bột mẫu và dầu hoả, g;

m4 – Khối lượng bình chứa nước cất, g.

Khối lượng riêng của bê tông là trung bình cộng kết quả của hai lần thử khi các kết quả thử chênh lệch nhau không quá 0,005g/m3.

Khi biết khối lượng thể tích (xác ñịnh theo TCVN 3115-93) và khối lượng riêng có thể tính ñộ chặt Cb (phần ñơn vị) và rỗng rb (% khối lượng) của bê tông theo các công thức:

1000.ργ

=bC

rb = (1 - Cb) .100

Trong ñó :

γ- Khối lượng thể tích của bê tông, kg/m3.

ρ- Khối lượng riêng của bê tông, g/m3.

1.3.2. Phương pháp xác ñịnh khối lượng thể tích bê tông nặng (TCVN 3115-93)


Cân kĩ thuật có ñộ chính xác tới 50g;


Cân thủy tĩnh có ñộ chính xác tới 50g;

Bếp ñiện và thùng nấu parafin;

Tủ sấy 2000C.


Lấy 3 viên mẫu có hình dạng bất kì. Kích thước và thể tích tối thiểu của một viên mẫu ñược lấy theo TCVN 3105-93 (xem mục 4.1.2).

Sau khi ñúc xong, các viên mẫu ñược ñưa về bốn trạng thái thử khác nhau về ñộ ẩm như sau:

- Sấy khô ñến khối lượng không ñổi: sấy mẫu ở nhiệt ñộ 105-1100C. Cứ sau 24h sấy lấy mẫu ra cân một lần. Mẫu ñược coi là ñã sấy khô ñến khối lượng không ñổi nếu ở 2 lần cân kế tiếp, khối lượng mẫu chênh lệch không quá 0,2% so với mẫu khô.

95

- Khô tự nhiên trong không khí: ñể mẫu trong không khí ở nhiệt ñộ phòng ít nhất 7 ngày ñêm.

- Bảo dưỡng trong ñiều kiện tiêu chuẩn: mẫu ñể sau 20 ngày ñêm bảo dưỡng ở nhiệt ñộ 27 ± 20C, ñộ ẩm 95 – 100%.

- Bão hòa nước: ñặt mẫu vào thùng ngâm, ñổ nước ngập 1/3 chiều cao mẫu trong 1h. ðổ tiếp nước tới 2/3 chiều cao mẫu ngâm thêm 1h nữa. Sau cùng ñổ nước ngập trên mẫu khoảng 5cm. Cứ sau 24h ngâm nước vớt mẫu ra một lần dùng vải ẩm lau ráo mặt ngoài rồi cân. Mẫu ñược coi là bão hòa nước nếu sau 2 lần cân kế tiếp nhau khối lượng mẫu chênh lệch không quá 0,2%.


Cân từng viên mẫu chính xác tới 0,2%.

Khi mẫu là khối lập phương,

trụ hay lăng trụ thì ño kích thước của tắng viên rắi tính ra thắ tích.

a = 4

1(a1 + a2 + a3 + a4), cm

b = 4

1(b1 + b2 + b3 + b4), cm

c = 4

1(c1 + c2 + c3 + c4), cm

V = a.b.c, cm3

d = 4

1(d1 + d2 + d3 + d4), cm

h = 4

1(h1 + h2 + h3 + h4), cm

V = 4

2dπ h, cm3

Khi mẫu bê tông không có dạng hình khối ñúng thì xác ñịnh thể tích tương ứng của từng viên mẫu bằng một trong hai cách sau:

ðối với mẫu không có lỗ trống lớn thông nhau, buộc từng mẫu vào một sợi dây mảnh, ngâm mẫu một ngày vào nước. Khi ngâm giữ mức nước ngập trên mẫu 20 mm. Sau ñó nhấc mẫu ra, dùng vải ẩm lau ráo mặt ngoài rồi cân ngay. ðầu tiên cân bằng cân kĩ thuật ngoài không khí (m1). Sau ñó cân bằng cân thủy tĩnh. Khi thực hiện việc cân thủy tĩnh thì ñặt viên mẫu vào giá treo, từ từ thả giá treo cùng viên mẫu vào bình thủy tới mức nước ngập hết mẫu. Chờ nước tràn hết qua vòi tràn tiến hành lấy thăng bằng cân và ghi lại khối lượng mẫu (m2).

Cân thủy tĩnh trước khi cân mẫu phải ñược hiệu chỉnh thăng bằng với giá treo không có mẫu nằm ở ñộ sâu ñúng như sau này sẽ cân mẫu.

Thể tích viên mẫu (V) tính bằng cm3 xác ñịnh theo công thức:

a. M�u l�p ph��ng b. M�u lăng tr�

Hình 3.7.

96

n

mmV

ρ21 −

=

Trong ñó: ρn- Khối lượng riêng của nước, lấy bằng 1g/cm3;

ðối với mẫu có lỗ rỗng lớn thông nhau thì không ngâm nước mà tiến hành ấy nóng mẫu tới khoảng 600C. Cân mẫu (m1) buộc từng viên vào một sợi dây mảnh, rồi nhúng từng viên vài lần vào thùng parafin ñã ñược ñun chảy ñể tạo ra lớp bọc dày chừng 1mm kín xung quanh mẫu. Các bọt khí hoặc vết nứt trên lớp bọc parafin ñược chà kín bằng thanh sắt hơ nóng. Sau ñó ñể nguội rồi cân mẫu có lớp bọc parafin (m2). Tiếp theo tiến hành cân mẫu bằng cân thủy tĩnh như trên (m3)

Thể tích viên mẫu (V) cũng tính bằng cm3, theo công thức:

pn

mmmmV

ρρ1232 −

−−

=

Trong ñó:

ρn- Khối lượng riêng của nước, lấy bằng 1g/cm3;

ρp- Khối lượng riêng của paraphin, lấy bằng 0,93g/cm3.


Khối lượng thể tích của từng viên mẫu (γ)ñược kg/m3 theo công thức

V

m1000=γ

Trong ñó :

m- Khối lượng viên mẫu ở trạng thái cần thử, g;

V- Thể tích viên mẫu, tính bằng cm3.

Khối lượng thể tích của bê tông kg/m3 chính xác tới 10kg/m3 là trung bình số học của 3 kết quả thử trên 3 viên trong cùng một tổ mẫu.

1.3.3. Phương pháp thử ñộ hút nước bê tông nặng (TCVN 3113- 93)


Cân kỹ thuật chính xác tới 5g;

Thùng ngâm mẫu;

Tủ sấy 2000 C;

Khăn lau mẫu.


Lấy 3 viên mẫu thử hình dạng bất kỳ theo TCVN 3105-93 (xem mục 4.1.2).

ðặt các viên mẫu vào thùng ngâm (các viên mẫu lăng trụ và khối trụ ñặt nằm). ðể nước ngập một phần ba chiều cao mẫu và ngâm như vậy trong một giờ. ðổ thêm nước ngập hai phần ba chiều cao mẫu và ngâm thêm một giờ nữa. ðổ nước ngập trên mặt của mẫu khoảng 5cm và giữ mức nước ở ñộ cao này cho ñến

97

khi mẫu bão hoà nước. Cứ sau mỗi giờ ngâm nước thì vớt mẫu ra một lần, lau ráo mặt ngoài rồi cân chính xác tới 0,5 %.

Mẫu ñược coi là bão hoà nước khi sau hai lần cân kế tiếp nhau khối lượng mẫu chênh lệch nhau không quá 0,2 %.

Các viên sau khi bão hoà nước ñược ñặt trong tủ sấy với nhiệt ñộ 105 – 1100C ñể sấy khô ñến khối lượng mà chênh lệch giữa hai lần kế tiếp nhau (thời gian cân kế tiếp nhau 24 giờ) không vượt quá 0,2 %, cho phép ñập nhỏ mẫu ñể sấy nhanh. Khi ñó cần giữ gìn ñể không bị mất các mảnh vỡ của mẫu.


ðộ hút nước của từng viên mẫu % theo công thức:

H = 1000

01

m

mm −

Trong ñó :

m1- Khối lượng viên mẫu ở trạng thái bão hòa nước, g;

m0- Khối lượng viên mẫu ở trạng thái khô, g.

ðộ hút nước của bê tông là trung bình số học của ba (hoặc hai nếu tổ mẫu chỉ có hai viên). Kết quả thử tính chính xác ñến 0,1%.

1.3.4. Phương pháp xác ñịnh ñộ mài mòn bê tông nặng (TCVN 3114- 93)


Máy mài kiểu ЛКИ – 2, ЛКИ – 3

hoặc Beme (hình vẽ)

Cân kỹ thuật chính xác tới 0,1g;

Thước kẹp cơ khí;

Cát mài.

Máy mài kiểu ЛКИ hoặc Beme có bộ phận chủ yếu là một ñĩa gang quay tròn với vận tốc 30 ± 1 vòng /phút ñặt trên một mặt phẳng nằm ngang. ðĩa gang này ñược gắn với một máy ñếm vòng tự ngừng máy sau mỗi 30m ñường mài. Phần mài của ñĩa là một vành tròn rộng khoảng 200mm có ñộ cứng 185 – 215 KN/cm2 và có thể tháo lắp ñược. Vành mài này chỉ ñược phép sử dụng khi trên mặt mài không có các vết lõm sâu quá 0,5 mm và rộng quá 5mm. Trong trường hợp không thoả mãn các yêu cầu trên, vành mài phải ñược láng lại hoặc thay bằng vành mới.

1. ðĩa mài; 2. ðòn bẩy; 3. Mẫu thử 4. ðối trọng; 5. Bánh răng truyền ñộng 6. Bánh ñà; 7. Giá giữ mẫu; 8. Máy ñếm vòng quay

Hình 3.8. Thiết bị mài mòn

98

Sắt trên vành mài máy lắp một hộp khuôn và một hoặc hai ñòn bẩy tương ứng. ðòn bẩy này một ñầu là ñối trọng, ñầu kia là cân, còn ñiểm tựa thì ñè vào chính trung tâm mặt trên của viên mẫu. ðòn bẩy phải luôn tạo trên viên mẫu một áp lực không ñổi và bằng 0,6 daN/cm2 trong suốt quá trình mài. Lực ñè này ñược hiệu chỉnh bằng cự ly của ñối trọng.

Cát mài là cát tiêu chuẩn ñể thử xi măng.


Lấy và chuẩn bị 3 viên mẫu theo TCVN 3105-93 (mục 4.1.2). Viên mẫu có thể là hình khối lập phương kích thước cạnh 70,7mm hoặc viên trụ có ñường kính bằng chiều cao bằng 70,7mm. Các viên mẫu ñúc khoan có kích thước lớn hơn ñuợc cắt về các viên có kích thước như trên.

Chọn mặt chịu tác dụng mài mòn khi sử dụng làm mặt mài của mẫu.

Kết cấu sản phẩm yêu cầu thử mẫu ñể nghiệm thu ở trạng thái nào thì mài mẫu ñúng ở trạng thái ñó. Cách chuẩn bị mẫu về trạng thái cần thử tiến hành như khi xác ñịnh khối lượng thể tích của bê tông nặng (xem mục 4.3.2c).


Cân mẫu chính xác tới 0,1g. Trên các mặt mẫu sẽ mài tiến hành ño các cặp cạnh song song từng ñôi của mẫu lập phương hoặc hai ñường kính vuông góc nhau của mẫu trụ rồi tính diện tích mặt mẫu bị mài.

Khi thử mẫu khô tự nhiên trong không khí thì mài mẫu bằng cát mài khô. Trên vành trải ñều 20g cát mài khô rồi ñặt mẫu vào khuôn sao cho mẫu có thể cử ñộng tự do theo các phương thẳng ñứng. Tiếp ñó ñè gối tựa của ñòn bẩy lên tâm viên mẫu và dùng các quả cân gia tải mẫu ñủ áp lực 0,6daN/cm2.

Bật cho ñĩa quay. Sau 30m ñường mài (ứng với 28 vòng quay máy ЛКИ hoặc 22 vòng quay máy Beme) máy tự ñộng dừng lại. Quét bỏ phần cát mài cũ, trải ñều trên vành mài 20g cát mài mới và lại bật máy cho ñĩa quay làm như vậy 5 lần thì ñủ một chu kì với tổng số 150m ñường mài.

Sau một chu kì, nhấc mẫu ra, xoay mẫu ñi 900 quanh trục thẳng ñứng rồi lại mài mẫu với chu kì 150m ñường mài mới.

Tiến hành như vậy, ñủ 4 chu kì (600m ñường mài). Cứ sau mỗi chu kì xoay mẫu ñi 900 cùng chiều với lần trước. Sau ñó nhấc mẫu ra, lau sạch rồi ñem cân chính xác tới 0,1g.

Khi thử mẫu ở trạng thái bão hoà nước thì dùng mẫu ñã ngâm bão hòa nước và cũng làm như trên. Trước khi trải cát, ñĩa mài ñược lau trước bằng giẻ ẩm, cát mài phải là cát ướt tạo bằng cách trộn ñều 20g cát cho một mẻ mài với 15ml nước. Khi kết thúc 4 chu kì mài, mẫu ñược ngâm trở lại vào nước 30’, dùng giẻ ẩm lau khô mặt ngoài rồi mới ñem cân.


ðộ mài mòn của từng viên mẫu (Mm) g/cm3, theo công thức:

Mm = F

mm 40 −

99

1. Bơm; 2. Thùng ñẳng áp; 3. ðồng hồ áp lực; 4. Van chịu áp

lực; 5. Mẫu thử; 6. Áo mẫu

Hình 3.9. Máy thử ñộ chống thấm

Trong ñó :

m0- Khối lượng viên mẫu trước khi thử, g;

m4- Khối lượng viên mẫu sau 4 chu kì mài, g;

F- Diện tích mặt mẫu bị mài, tính bằng cm2.

ðộ mài mòn của bê tông là trung bình số học của ba kết quả thử trên ba viên mẫu khi các kết quả lớn và nhỏ không sai lệch quá 15% so với kết quả của viên trung bình. Nếu vượt quá 15% thì bỏ cả hai kết quả lớn và nhỏ. ðộ mài mòn của bê tông sẽ là kết quả thử của viên trung bình còn lại.

1.3.5. Phương pháp xác ñịnh ñộ chống thấm của bê tông nặng (TCVN 3116-93)


Máy thử ñộ chống thấm (hình vẽ);

Bàn chải sắt;

Parafin hoặc mỡ bi ô tô;

Tủ sấy 2000C;

Giá ép mẫu.


Chuẩn bị mẫu thử chống thấm theo TCVN 3105-93 (xem mục 4.21). Mỗi mẫu gồm 6 viên hình trụ ñường kính bằng chiều cao và bằng 150mm.

Kết cấu nghiệm thu ở tuổi nào thì thử mẫu ở tuổi ñó, nhưng không sớm hơn 28 ngày. Trong thời gian chờ thử kết cấu sản phẩm ñược bảo dưỡng, ñóng rắn ở ñiều kiện nào thì mẫu thử cũng ñược bảo dưỡng, ñóng rắn trong ñiều kiện tương tự. Kết cấu sản phẩm yêu cầu nghiệm thu chống thấm ở trạng thái nào thì thử chống thấm trên mẫu ñúng ở trạng thái ñó (khô, bão hoà). Nhiệt ñộ thử bằng nhiệt ñộ phòng thí nghiệm

Không ñược phép thử trên các mẫu rỗ hoặc có vết nứt. Trong trường hợp không có mẫu như vậy, phải lặp lại việc ñúc mẫu bằng ñúng vật liệu như khi thi công hoặc khoan trực tiếp trên kết cấu cần thử.

Trước khi thử, phải dùng bàn chải sắt tẩy sạch màng hồ xi măng trên hai mặt ñáy của mẫu thử. Sấy nóng mẫu tới 600C rồi lấy mỡ bi ô tô hoặc parafin ñun chảy quét ñều lên xung quanh thành mẫu rồi ép mẫu vào áo thép sao cho khe hở giữa chúng ñược lấp ñầy hoàn toàn mỡ ñặc hoặc parafin.


Kẹp chặt sáu áo có mẫu thử vào bàn máy bằng gioăng cao su và các bu lông hãm. Bơm nước cho ñầy các ống và khoang chứa, mở van xả hết không khí giữa các mẫu thử và cột nước bơm. Sau ñó ñóng van xả khí.

Bơm nước áp lực tăng dần từng cấp, mỗi cấp 2daN/cm2. Thời gian giữ mẫu ở một cấp áp lực là 16h. Tiến hành tăng áp tới khi thấy trên mặt viên mẫu có xuất hiện nước xuyên qua. Khi ñó khóa van và ngừng thử viên mẫu bị nước xuyên qua. Sau

100

Hình 3.10. Mẫu thử ñộ co

ñó tiếp tục thử các viên còn lại và ngừng thử toàn bộ khi 4 trong 6 viên ñã bị nước thấm qua.


ðộ chống thấm nước của bê tông ñược xác ñịnh bằng cấp áp lực nước tối ña mà ở ñó 4 trong 6 viên mẫu thử chưa bị nước xuyên qua. Theo kết quả thì ñó chính là cấp áp lực cuối cùng trong thí nghiệm trên và trừ ñi 2daN/cm2. ¸ p lực ño gọi là mức chống thấm của bê tông và kí hiệu bằng B2, B4, B6, B8, B10 và B12.

1.3.6. Phương pháp xác ñịnh ñộ co ngót của bê tông nặng (TCVN 3117-93)


ðồng hồ ño co ngót chính xác tới 0,001 mm (hình vẽ);

Chốt và ñầu ño;

Tủ khí hậu có nhiệt

ñộ 27 ± 20C, ñộ ẩm 80 ± 5%.


ðộ co của bê tông chỉ xác ñịnh trên các nhóm mẫu ñúc. Các mẫu ñược ñúc và bảo dưỡng cho tới khi tháo khuôn TCVN 3105-93 (mục 4.2.1). Trên hai mặt mẫu tiếp giáp với thành ñứng của khuôn nhẹ nhàng ñục 4 lỗ sâu 0,5 cm rộng bằng tấm gắn ñầu ño và dùng vữa gắn chắc các chốt ño vào các vị trí này (ñể giảm thao tác ñục có thể ñể lỗ chờ khi ñúc mẫu). Các chốt ño phải nằm cân ñối trên hai ñường trung bình của hai mặt mẫu. Khoảng cách giữa các chốt ñược lắp bằng 1/2 hoặc 2/3 chiều dài mẫu. Gắn chốt xong, mẫu ñược giữ ẩm liên tục một ngày rồi ngâm nước thêm hai ngày nữa.


Lấy mẫu khỏi thùng ngâm, lau ráo mặt ngoài mẫu. ðặt mẫu vào tủ khí hậu, gắn ñầu ño và tiến hành ño ngay số liệu ñầu tiên. Khi ño, ñặt mẫu bê tông ở tư thế thẳng ñứng, hai ñầu ñồng hồ tiếp xúc với ñầu ño. Xoay ñi, xoay lại ñồng hồ hai ba lần ñể ñạt tới vị trí tiếp xúc ổn ñịnh rồi ñọc ñồng hồ và ghi số ño vào nhật ký thí nghiệm. Tuần tự như vậy ño xong vị trí này chuyển ñồng hồ sang vị trí khác, ño xong mẫu này chuyển ñồng hồ sang ño mẫu khác cho tới khi ño xong tất cả các mẫu.

Các số ño ñược xác ñịnh tính từ lần ño ñầu tiên, sau 1, 3, 7, 14 ngày và sau ñó hai tuần một lần cho tới khi kết thúc. ðộ co của bê tông ñược xác ñịnh trong khoảng thời gian không ít hơn 120 ngày. Trong trường hợp chênh lệch số ño giữa ba lần sau cùng không vượt quá sai số của ñồng hồ ño thì cho phép kết thúc thí nghiệm sớm hơn thời gian qui ñịnh.


ðộ co của từng viên mẫu bê tông tại thời ñiểm thí nghiệm ñược mm/m theo công thức:

101

l

ltt

∆=ε

Trong ñó :

∆lt- Chênh lệch chiều dài giữa các chốt ño của mẫu tại thời ñiểm t so với ban ñầu, mm;

l- Khoảng cách giữa các chốt ño, m;

∆lt, l- ðược lấy theo số ño trung bình trên hai mặt mẫu của từng viên mẫu.

ðộ co của bê tông tại thời ñiểm t là trung bình số học của ba kết quả thử trên ba viên mẫu cùng tổ tính chính xác tới 0,001mm.

1.3.7. Phương pháp xác ñịnh cường ñộ chịu nén của bê tông nặng (TCVN 3118-93)


Máy nén;


ðệm truyền tải (sử dụng khi nén các nửa viên mẫu ñầm sau khi uốn gãy). ðệm truyền tải làm bằng thép dày 20 ± 2mm có xẻ rãnh cách ñều mẫu 30 ± 2mm. Phần truyền tải vào mẫu có kích thước bằng kích thước tiết diện của các viên mẫu ñầm (100 x 100, 150 x 150, 200 x 200mm).


Chuẩn bị mẫu thử nén theo nhóm mẫu. Mỗi nhóm mẫu gồm 3 viên. Khi sử dụng bê tông khoan cắt từ kết cấu, nếu không ñủ 3 viên thì ñược phép lấy 2 viên làm một nhóm mẫu thử.

Việc lấy hỗn hợp bê tông, ñúc, bảo dưỡng, khoan cắt bê tông và chọn kích thước viên mẫu thử nén tiến hành theo TCVN 3105-93 (mục 4.1).

Viên chuẩn ñể xác ñịnh cường ñộ nén của bê tông là viên mẫu lập phương kích thước 150 x 150 x 150mm. Các viên mẫu lập phương kích thước khác tiêu chuẩn và các viên mẫu trụ sau khi thử nén phải ñược tính ñổi kết quả thử về cường ñộ viên chuẩn.

Kết cấu sản phẩm yêu cầu thử mẫu ñể nghiệm thu thi công hoặc ñưa vào sử dụng ở tuổi, trạng thái nào thì phải thử nén các viên mẫu ở ñúng tuổi và trạng thái ñó.

Kiểm tra và chọn hai mặt chịu nén của các viên mẫu thử sao cho:

Khe hở lớn nhất giữa chúng với thước thẳng ñặt áp sát xoay theo các phương không vượt quá 0,05mm trên 100mm tính từ ñiểm tì thước.

Khe hở lớn nhất giữa chúng với thành thước kẻ góc vuông khi ñặt thành kia áp sát các mặt kề bên của mẫu lập phương hoặc các ñường sinh của mẫu trụ không vượt quá 1mm trên 100mm tính từ ñiểm tì thước trên mặt kiểm tra.

ðối với các viên mẫu lập phương và các viên nửa dầm ñã uốn không lấy mặt tạo bởi ñáy khuôn ñúc và mặt hở ñể ñúc mẫu làm hai mặt chịu nén.

102


Xác ñịnh diện tích chịu lực của mẫu: ðo chính xác tới 1mm các cặp cạnh song song của hai mặt chịu nén (ñối với mẫu lập phương) các cặp có ñường kính vuông góc với nhau từng ñôi một trên từng mặt chịu nén (ñối với mẫu trụ), xác ñịnh diện tích hai mặt chịu nén trên và dưới theo các giá trị trung bình của các cặp cạnh hoặc các cặp ñường kính ñã ño. Diện tích chịu lực nén của mẫu khi ñó chính là trung bình số học diện tích của hai mặt. Diện tịch chịu lực khi thử các nửa viên dầm ñã uốn gãy ñược tính bằng trung bình số học diện tích các phần chung giữa các mặt chịu nén phía trên và phía dưới với các ñệm thép truyền lực tương ứng.

Xác ñịnh tải trọng phá hoại mẫu: Chọn thang lực thích hợp của máy ñể khi nén tải trọng phá hoại nằm trong khoảng 20 – 80% tải trọng cực ñại của thang lực nén ñã chọn. Không ñược nén mẫu nằm ngoài thang lực trên. ðặt mẫu vào máy nén sao cho một mặt chịu nén ñã chọn nằm ñúng tâm thớt dưới của máy. Vận hành máy cho mặt trên của mẫu nhẹ nhàng tiếp cận với thớt trên của máy. Tiếp ñó tăng tải liên tục với vận tốc không ñổi và bằng 6 ± 4 daN/cm2 trong một giây cho tới khi mẫu bị phá hoại. Dùng tốc ñộ gia tải nhỏ ñối với các mẫu bê tông có cường ñộ thấp, tốc ñộ gia tải lớn ñối với các mẫu bê tông cường ñộ cao. Lực tối ña ñạt ñược là giá trị tải trọng phá hoại mẫu.


Cường ñộ nén của từng viên mẫu bê tông (R) ñược tính bằng daN/cm2 theo công thức:

F

PR α=

Trong ñó :

P- Tải trọng phá hoại mẫu, tính bằng daN;

F- Diện tích chịu lực nén của viên mẫu, tính bằng cm2;

α- Hệ số tính ñổi kết quả thử nén các viên mẫu bê tông kích thước khác tiêu chuẩn về cường ñộ của viên mẫu chuẩn kích thước 150 x 150 x 150 mm. Giá trị α lấy theo bảng sau.

Bảng 3.3

Hình dáng và kích thước của mẫu (mm) Hệ số tính ñổi

Mẫu lập phương a x a x a =

100 x 100 x 100

150 x 150 x 150

200 x 200 x 200

300 x 300 x 300

Mẫu trụ d x h =

71,4 x 143 và 100 x 200

150 x 300

0,91

1,00

1,05

1,10

1,16

1,20

103

200 x 400 1,24

Chú thích:

- Không ñược phép sử dụng các giá trị α thấp hơn các giá trị ghi trong bảng 3.31

- Khi nén các mẫu nửa dầm giá trị hệ số chuyển ñổi cũng ñược lấy như mẫu lập phương cùng tiết diện chịu nén. Tuy nhiên kết quả thử chỉ dùng ñể nghiên cứu.

Khi thử các mẫu trụ khoan cắt từ các cấu kiện hoặc sản phẩm mà tỉ số chiều cao với ñường kính của chúng nhỏ hơn 2 thì kết quả cũng tính theo công thức và hệ số α nhưng ñược nhân thêm với hệ số β lấy theo bảng sau

Bảng 3.4

H/d 1,9 1,8 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1,0

β 0,99 0,98 0,97 0,96 0,95 0,94 0,93 0,92 0,91 0,90

Cường ñộ chịu nén của bê tông ñược xác ñịnh từ các giá trị cường ñộ nén của các viên trong tổ mẫu bê tông như sau:

So sánh các giá trị cường ñộ nén lớn nhất và nhỏ nhất với cường ñộ nén của viên mẫu trung bình. Nếu cả hai giá trị ñó ñều không lệch quá 15% so với cường ñộ nén của viên mẫu trung bình thì cường ñộ nén của bê tông ñược tính bằng trung bình số học của 3 kết quả thử trên 3 viên mẫu. Nếu một trong hai giá trị ñó ñều lệch quá 15% so với cường ñộ nén của viên mẫu trung bình thí bỏ cả hai kết quả lớn nhất và nhỏ nhất. Khi ñó cường ñộ nén của bê tông là cường ñộ nén của một viên mẫu còn lại.

Trong trường hợp tổ mẫu bê tông chỉ có hai viên thì cường ñộ nén của bê tông ñược tính bằng trung bình số học kết quả thử của hai viên mẫu ñó.

1.3.8. Phương pháp xác ñịnh cường ñộ kéo khi uốn bê tông nặng (TCVN 3119-93)


Hình 3.11. Thí nghiệm uốn bê tông

104

Máy thử uốn;


Máy thử uốn gồm một dầm thép cứng nằm ngang, trên dầm có hai gối tựa con lăn ñường kính 25 – 30 mm. Gối thứ nhất là gối di ñộng, gối thứ hai là gối cố ñịnh. Khoảng cách giữa hai gối tựa ñược thay ñổi và ñiều chỉnh bằng cách trượt các gối trên dầm ngang và ñịnhvị vào dầm bằng ốc hãm. Mẫu thử uốn ñược ñặt trên các gối này. Lực uốn ñược truyền từ máy nén xuống mẫu thử nhờ một khớp cầu, một dầm thép phụ và hai gối truyền tải có cấu tạo tương tự như các gối tựa. ðộ dài của các gối truyền tải và các gối tựa phải lớn hơn chiều rộng của mẫu thử uốn.

ðộ võng của dầm thép phụ khi truyền tải phải lớn hơn 1/500 khẩu ñộ uốn của dầm.

b) Chuẩn bị mẫu thử:

Mẫu uốn thử theo nhóm mẫu, mỗi nhóm mẫu gồm 3 dầm. Khi sử dụng các dầm bê tông cắt từ kết cấu nếu không có ñủ 3 dầm thì ñược phép lấy 2 dầm làm một nhóm mẫu thử.

Việc lấy mẫu hỗn hợp bê tông, ñúc, bảo dưỡng khoan cắt bê tông và chọn kích thước viên dầm ñể làm mẫu thử phải ñược tiến hành theo TCVN 3105-93.

Mẫu chuẩn ñể xác ñịnh cường ñộ kéo khi uốn của bê tông là mẫu dầm kích thước 150 x 150 x 600 mm.

Kết cấu sản phẩm yêu cầu nghiệm thu ở tuổi và trạng thái nào thì phải thử uốn các mẫu dầm ở ñúng tuổi và trạng thái ñó.


ðo cá kích thước tiết diện chịu uốn của mẫu chính xác tới 1mm. Kích thước mỗi chiều của tiết diện ñược tính bằng trung bình số học của hai ñường trung bình trên hai mặt ñối diện tạo ra chiều ñó.

Chọn thang lực uốn thích hợp ñể khi thử, tải trọng phá hoại nằm trong khoảng 20 - 80% tải trọng cực ñại của máy.

ðối với mẫu thử uốn, mẫu lên máy uốn theo sơ ñồ hình 1 sao cho hướng tác dụng của lực song song với mặt hở của mẫu dầm bê tông khi ñổ.

Sai lệch vị trí ñặt lực, các khoảng cách giữa hai gối truyền tải không vượt quá 0,5mm. Trục dọc của dầm thép ngang, dầm thép phụ phải cùng nằm trên một mặt phẳng.

Giữ các gối truyền lức và mặt trên của mẫu cho phép ñặt các tấm ñệm bằng gỗ dán 3 lớp dày 4 ± 1mm, rộng 15 ± 2mm; dài bằng chiều rộng mẫu thử ñể lực tác dụng ñược truyền lên mẫu thử.

Uốn mẫu bằng cách tăng tải liên tục lên mẫu với tốc ñộ không ñổi và bằng 0,6 ± 0,4 daN/cm2 trong một giây cho tới khi gãy mẫu.

Lực tối ña ñạt ñược khi uốn thử là tải trọng uốn gây nứt mẫu.

d) Tính kết quả:

105

Cường ñộ kéo khi uốn của từng mẫu bê tông ñược tính bằng daN/cm2 theo công thức:

Rku = 2

.

ab

lPγ

Trong ñó:

P- Tải trọng uốn gẫy mẫu, tính bằng daN;

l- Khoảng cách giữa hai gối tựa, tính bằng cm;

a- Chiều rộng tiết diện ngang của mẫu, tính bằng cm;

b- Chiều cao tiết diện ngang của mẫu, tính băng cm;

γ- Hệ số tính ñổi cường ñộ kéo khi uốn từ các mẫu kích thước khác dầm chuẩn sang mẫu dầm kích thước chuẩn 150 x 150 x 600 mm. Hệ số γ lấy theo bảng sau

Bảng 3.5

Kích thước mẫu dầm (mm) Hệ số

100 x 100 x 400

150 x 150 x 600

200 x 200 x 800

1,05

1,00

0,95

Chú thích:

- Không ñược phép sử dụng các giá trị γ thấp hơn giá trị ghi ở bảng 3.33.

- Nếu mẫu dầm bị gãy ngoài khoảng một phần ba giữa khẩu ñộ uốn, thì loại bỏ kết quả của mẫu này.

Cường ñộ kéo dài khi uốn của bê tông ñược xác ñịnh cường ñộ trung bình của 3 viên trong nhóm mẫu nếu giá trị lớn nhất và nhỏ nhất không vượt quá 15% so với giá trị của viên trung bình thì loại bỏ cả hai kết quả lớn nhất và nhỏ nhất. Khi ñó cường ñộ kéo dài khi uốn của bê tông ñược tính theo giá trị của viên trung bình còn lại.

Khi nhóm mẫu chỉ có hai dầm, cường ñộ kéo dài khi uốn của bê tông ñược tính bằng trung bính số học kết quả thử của hai viên dầm ñó.

Cường ñộ kéo dọc trục của bê tông, Rk ñược tính theo cường ñộ kéo uốn, Rku bằng công thức:

Rk = 0,58 Rku

1.3.9. Phương pháp thử cường ñộ kéo khi bửa bê tông nặng (TCVN 3120-93)


Máy nén;

Gối truyền tải;

ðệm gỗ;

106

Hình 3.12 Sơ ñồ thử bửa

Gối truyền tải (sử dụng khi các viên mẫu lập phương hoặc các mẫu dầm) ñược làm bằng thép với thiết diện là của ñường tròn bán kính 75 mm và dài bằng kích thước cạnh của viên mẫu lập phương;

Tấm ñệm gỗ ñược làm bằng gỗ dán nhiều lớp dài bằng kích thước cạnh của mẫu lập phương hoặc ñường sinh của mẫu trụ, rộng 15 ± 2mm và dày 4 ± 1mm. Mỗi tấm ñệm gỗ chỉ sử dụng cho một lần.

Chuẩn bị mẫu thử

Mẫu thử theo nhóm, mỗi nhóm mẫu gồm 3 viên. Khi sử dụng mẫu khoan, cắt từ kết cấu, sản phẩm, nếu không có ñủ 3 viên thì ñược phép lấy 2 viên làm một tổ mẫu thử.

Lấy hỗn hợp bê tông, chọn kích thước hình dáng viên mẫu, ñúc bảo dưỡng hoặc khoan cắt các viên, mẫu thử phải ñược tiến hành theo TCVN 3105-93 (mục 4.1). Mẫu chuẩn ñể xác ñịnh cường ñộ kéo khi bửa của bê tông là viên mẫu lập phương kích thước 150 x 150 x 150 mm.

Kết cấu sản phẩm yêu cầu nghiệm thu ở tuổi và trạng thái nào thì phải thử bửa mẫu ở ñúng tuổi và trạng thái ñó.


Xác ñịnh diện tích thiết diện chịu kéo khi thử bửa của các viên mẫu: Trên các viên mẫu lập phương kẻ khung tạo bởi hai ñường sẽ ñặt lực và hai ñường trung bình trên hai mặt viên mẫu vuông góc với các ñường ñặt lực sao cho mặt phẳng khung vuông góc với mặt hở của viên mẫu bê tông khi ñổ. Trên các mẫu trụ kẻ khung tạo bởi hai ñường sinh và hai ñường kính cũng nằm trên một mặt phẳng. Diện tích thiết diện chịu kéo khi bửa chính là diện tích của khung ñã kẻ tính theo các giá trị trung bình của các cặp cạnh song song với nhau từng ñôi một ño chính xác tới 1 mm.

Tẩy sạch các khung ñã kẻ ñặt mẫu chính tâm giữa các tấm ñệm truyền tải. Thử bửa mẫu trụ theo sơ ñồ hình a, mẫu lập phương theo sơ ñồ hình b, mẫu dầm theo sơ ñồ hình c.

Bửa mẫu bằng các tăng tải liên tục lên mẫu với tốc ñộ không ñổi và bằng 0,6 ± 0,4 daN/cm2 trong một giây cho ñến khi mẫu bị bửa ñôi. Thời gian bửa vỡ một viên mẫu ít nhất 30 giây. Lực tối ña ñược khi bửa là tải trọng bửa ñôi mẫu.


107

Cường ñộ kéo dài khi bửa của từng viên mẫu bê tông ñươc tính bằng daN/cm2 chính xác tới 0,5 daN/cm2 theo công thức:

Rkb = δF

P2

Trong ñó:

P- Tải trọng bửa ñôi mẫu, tính bằng daN;

F- Diện tích tiết diện chịu kéo khi bửa của viên mẫu, tính bằng cm2;

δ- Hệ số chuyển ñổi cường ñộ kéo khi bửa từ các viên mẫu kích thước khác viên chuẩn về viên mẫu lập phương kích thước chuẩn 150 x 150 x 150mm, xác ñịnh bằng thực nghiệm.

Cường ñộ chịu kéo khi bửa của bê tông là giá trị trung bình của ba viên trong tổ mẫu nếu giá trị lớn nhất và nhỏ nhất không lệch nhau quá 15% so với giá trị của viên trung bình. Nếu một trong hai giá trị trên chênh lệch quá 15% so với viên trung bình thì loại bỏ cả hai giá trị lớn nhất và nhỏ nhất. Khi ñó cường ñộ chịu kéo khi bửa của bê tông ñược tính bằng trung bình số học kết quả thử của hai viên mẫu ñó.

1.3.10. Phương pháp xác ñịnh cường ñộ lăng trụ và mô ñun ñàn hồi khi nén tĩnh (TCVN 5726-93)


Máy nén;

Biến dạng kế: Sử dụng biến dạng kế ñòn bẩy hoặc các loại ñồng hồ ño biến dạng lắp trên khung gá vào mẫu (hình 3.25). Các dụng cụ ño biến dạng phải ñảm bảo ñộ chính xác của các số ño biến dạng tương ñối tới ± 5 x 10-6;

Thước lá kim loại.


Chuẩn bị 6 viên mẫu lăng trụ. 3 viên dùng ñể thử cường ñộ, 3 viên dùng ñể thử mô ñun ñàn hồi. Khi cắt bê tông từ kết cấu ñể tạo mẫu, nếu không có ñủ 3 viên cho mỗi chỉ tiêu thì ñược phép sử dụng 2 viên ñể thử từng chỉ tiêu. Việc lấy mẫu hỗn hợp bê tông, ñúc, bảo dưỡng, khoan cắt mẫu bê tông và chọn kích thước ñể thử cường ñộ lăng trụ và mô ñun ñàn hồi ñược tiến hành theo TCVN 3105-93 (mục 4.1).

Kết cấu sản phẩm yêu cầu thử ở trạng thái nào thì mẫu ñược chuẩn bị ñể thử ñúng ở trạng thái ñó.

Trên 4 mặt ñứng của từng viên mẫu kẻ 4 ñường trung bình song song với trục dọc của viên ñể ñạt khoảng cách ño biến dạng. Khoảng cách ño ñược ñặt cách ñều

Hình 3.13. Khung và ñồng hồ biến dạng

108

hai ñáy viên mẫu. Khoảng cách ño ñược chọn với kích thước tối thiểu: lớn hơn 2,5 lần ñường kính cỡ hạt lớn nhất của cốt liệu nhưng không nhỏ hơn 100mm và 50mm khi dùng các thiết bị ño biến dạng tương ứng là khung lắp ñồng hồ và biến dạng kế ñòn bẩy và tối ña: không lớn hơn 2/3 chiều cao viên mẫu. Dựa vào các ñường kẻ ñã vạch, gá dụng cụ ño biến dạng lên 4 mặt của viên mẫu.


Chọn các thang lực thích hợp của máy ñể khi nén giá trị lớn nhất dự kiến sẽ sử dụng nằm trong khoảng 20 – 80% tải trọng tối ña của thang lực.

Xác ñịnh cường ñộ lăng trụ (RLT): Dùng 3 viên mẫu. ðo kích thước thiết diện chịu nén và gia tải phá hoại từng viên mẫu thử như cường ñộ chịu nén của bê tông.

Xác ñịnh mô ñun ñàn hồi (E0): ðặt từng viên vào mẫu chính tâm thớt dưới của máy nén. ðặt tải tạo ứng suất ban ñầu bằng khoảng 0,5 daN/cm2 lên mẫu. Ghi lại giá trị ñồng hồ ño ở cả 4 mặt ñứng của viên mẫu. Tăng tải lên mẫu với tốc ñộ 6 ± 4 daN/cm2 trong một giây cho tới khi ñạt ứng suất thử bằng khoảng 1/3 giá trị cường ñộ lăng trụ. Giữ tải ở ứng suất này 60 giây và ñọc giá trị ñồng hồ ño ở cả 4 mặt trong khoảng 30 giây nữa.

Tính biến dạng tương ñối ở từng mặt bằng hiệu số 2 lần ñọc ñồng hồ gắn trên mặt ñó chia cho khoảng cách, rồi tính giá trị biến dạng trung bình của 4 mặt.

Nếu biến dạng ở các mặt ñều không lệch quá 20% so với biến dạng trung bình thì hạ tải về mức ứng suất ban ñầu với tốc ñộ tương ñương như khi nâng tải và sau ñó tiến hành thêm 2 chu kỳ nâng và hạ tải tương tự trên. ë lần nâng tải cuối cùng, sau khi nâng tải tới ứng suất thử lưu tải 60 giây và ñọc 4 giá trị ñồng hồ ở 4 mặt trong thời gian khoảng 30 giây và coi ñây là giá trị chính thức dùng trong tính toán.

Nếu biến dạng ở một mặt bất kỳ lệch quá 20% so với biến dạng trung bình thì hạ tải về mức 0, ñặt lại viên mẫu lệch về phía ñồng hồ chỉ biến dạng nhỏ rồi lặp lại quá trình thử cho tới khi ñạt ñược mức chênh biến dạng giữa các mặt nằm dưới mức cho phép. Sau ñó tiến hành lấy số ño như trên.

Kết thúc ño mô ñun ñàn hồi, nâng tải phá hoại mẫu. Ghi vào biên bản thí nghiệm nếu cường ñộ lăng trụ thử trên các viên mẫu này lệch quá 20% so với cường ñộ lăng trụ ñã xác ñịnh.


Cường ñộ lăng trụ (RLT) của từng viên mẫu bê tông ñược tính bằng daN/cm2, theo công thức:

RLT = F

P

Trong ñó:

P- Tải trọng phá hoại mẫu, tính bằng daN;

F- Diện tích tiết diện chịu nén, tính bằng cm2;

Mô ñun ñàn hồi khi nén tĩnh (E0) của từng viên mẫu bê tông ñược tính bằng daN/cm2, theo công thức:

109

E0 = 01

01

εεσσ

−

−

Trong ñó:

σ1- ứng suất thử (ở giá trị khoảng 1/3 cường ñộ lăng trụ), daN/cm2;

σ0- ứng suất ban ñầu (0,5 daN/cm2);

ε0, ε1- Chênh lệch biến dạng tương ñối của bê tông ở mức ứng suất thử so với mức ứng suất ban ñầu.

Mô ñun ñàn hồi khi nén tĩnh ñược tính từ giá trị của các viên trong tổ.

2. Thí nghiệm hỗn hợp bê tông và bê tông theo AASHTO (ASTM)

2.1. Phương pháp lấy mẫu, chế tạo và bảo dưỡng mẫu thử bê tông

2.1.1 Phương pháp lấy mẫu theo AASHTO T141-97 (ASTM C172-90)

Thủ tục lấy mẫu hỗn hợp bê tông có tính chất ñại diện ñược thực hiện ñối với hỗn hợp bê tông trên công trường và dùng mẫu này ñể thực hiện các phép thử xác ñịnh xem bê tông ñó có ñạt yêu cầu chất lượng ñược qui ñịnh trong tiêu chuẩn không. Việc lấy mẫu ñược tiến hành ở máy trộn cố ñịnh, máy trộn trên xe tải hoặc từ máy khuấy dùng ñể vận chuyển bê tông trộn sẵn

Mẫu bê tông hỗn hợp bê tông phải có tính chất ñại diện cho lô bê tông hoặc một lượng bê tông ñựng trong thùng hoặc máy trộn. Thời gian tính từ lúc lấy phần mẫu ñầu tiên và phần mẫu cuối cùng ñể gộp lại thành mẫu tổng hợp càng ngắn càng tốt và không quá 15phút. Mẫu gộp lại phải trộn ñều. Bắt ñầu thử ñộ sụt hoặc hàm lượng khí trong vòng 5 phút sau khi lấy phần mẫu cuối cùng của mẫu gộp. Khoảng thời gian từ lúc lấy ñến lúc dùng mẫu càng nhanh càng tốt và bảo vệ mẫu khỏi ánh sàng mặt trời, gió và các yếu tố làm bay hơi nước nhanh và không ñể lẫn bẩn.

Lượng mẫu thử ñược qui ñịnh như sau: ñể thử cường ñộ bê tông, lấy ít nhất 28 lít, ñể thử ñộ sụt và hàm lượng khí, lấy mẫu ít hơn.

Khi lấy mẫu ở máy trộn cố ñịnh, thì lấy hai phần mẫu hoặc nhiều hơn ở các khoảng giãn cách thời gian ñều ñặn ở khoảng giữa thời gian xả bê tông ra khỏi máy trộn. Sau ñó trộn ñều các phần mẫu ñã lấy. Khi lấy mẫu bê tông ở công trường, thì khi bê tông ñổ ra khỏi máy trộn, lấy ít nhất 5 phần mẫu khác nhau ở ñống bê tông sau ñó trộn các phần mẫu ñó với nhau. Khi lấy bê tông trong thùng chứa bê tông không có nắp ñậy, cũng làm giống như khi lấy ở máy trộn cố ñịnh.

Khi bê tông có chứa cốt liệu cỡ to quá không phù hợp với kích thước của loại khuôn dùng thì phải sàng ñể loại bỏ các hạt quá to, ngoại trừ thí nghiệm xác ñịnh khối lượng thể tích của hỗn hợp bê tông. Việc sàng ñược tiến hành như sau: mẫu hỗn hợp bê tông ñược sàng ướt qua sàng qui ñịnh cho ñến khi không thấy vật liệu lọt qua sàng nữa. Loại bỏ phàn cốt liệu sót sàng cùgn với vữa bám trên mặt hạt. Lượng hỗn hợp bê tông ñổ lên sàng không quá nhiều ñể chiều dày của lớp cốt liệu sót sàng không lớn hơn chiều dày của một lớp hạt. Hỗn hợp bê tông lọt sàng ñược ñựng trong một thùng ñể giữ ẩm. Cạo phần vữa bám vào thành sàng và ñổ vào thùng. Sau ñó trộn lại bê tông cho ñều và tiến hành thí nghiệm ngay.

110

Chú thích: ảnh hưởng của việc sàng ướt ñến kết quả thử phải ñược quan tâm. Ví dụ việc sàng ướt làm mất một phần không khí lẫn trong hỗn hợp bê tông, nhưng hàm lượng khí trong hỗn hợp ñã sàng ướt lớn hơn trong hỗn hợp bê tông nguyên dạng vì các hạt sót sàng không chứa không khí. Cường ñộ của bê tông ñược sàng ướt ñúc trong mẫu nhỏ thường lớn hơn cường ñộ bê tông nguyên thể ñúc trong mẫu lớn. Sự khác nhau ñó cần ñược tính ñến hoặc ñược xác ñịnh bằng thí nghiệm phụ ñể kiểm tra chất lượng và ñánh giá kết quả thử.

2.1.2 Chế tạo và bảo dưỡng mẫu thử bê tông theo AASHTO T126-97 (ASTM C192-90a)


Khuôn nói chung có ñai ñể khi thuận tiện khi thao tác, có thể làm bằng thép, gang, sắt hoặc vật liệu khác không thấm nước, không có phản ứng hóa học với xi măng và cốt liệu. Có thể dùng mỡ ñặc, ñất sét, parafin lỏng ñể dùng khi cần bịt các lỗ rò ở những phần nối tiếp. Khuôn dùng lại phải tra dầu, mỡ bên trong.

Khuôn hình trụ chuẩn ñể ñúc mẫu thử nén có ñường kính 15cm và chiều cao 30cm.

Khuôn hình lăng trụ ñể ñúc mẫu thử uốn có kích thước 15x15x60cm.

Que ñầm gồm hai loại bằng thép tròn, thẳng: loại lớn ñường kính 16mm, dài 610mm, loại nhỏ ñường kính 10mm dài 305mm;

Búa cao su nặng 0,57 ± 0,23kg;

Bàn rung có mô tơ ñiện, tần số 7000 vòng/phút, nhỏ nhất không quá 3600 vòng/phút. Biên ñộ dao ñộng nhỏ nhất 19mm, không lớn quá 38,1mm.

Các dụng cụ khác: xẻng, bay, bàn xoa bằng gỗ, găng tay cao su;

Cân kỹ thuật có ñộ chính xác 0,3% khối lượng mẫu thí nghiệm;

Máy trộn bê tông, chạy ñiện có dung tích phù hợp.

Chú thích: ñường kính của mẫu trụ phải bằng ít nhất 3 lần ñường kính danh nghĩa lớn nhất của cốt liệu lớn trong bê tông. Nếu có một số hạt quá cỡ ngẫu nhiên (một kích cỡ không thường xuyên thấy trong thành phần cốt liệu trung bình), có thể loại bỏ bằng tay trong khi ñúc mẫu. Nếu trong bê tông chứa các hạt lớn không thích hợp với kích thước của khuôn thì dùng phương pháp sàng ướt ñược nêu trong mục 5.1.1

b) Chuẩn bị vật liệu

Nhiệt ñộ: Trước khi trộn vật liệu (xi măng, nước, cốt liệu) ñược ñưa qua phòng có nhiệt ñộ 20 - 300C.

Xi măng: ñược sàng qua sàng số 20 (850µm) hoặc nhỏ hơn ñể loại bỏ cục vón. Trộn ñều xi măng qua giấy nhựa, sau ñó chuyển trở lại thùng chứa.

Cốt liệu: nhằm loại trừ sự cách biệt của các hạt to, phải tách riêng từng cỡ hạt và mỗi mẻ bê tông lại kết hợp lại theo ñúng tỉ lệ cỡ hạt yêu cầu. Có thể giữ cốt liệu lớn và nhỏ ở ñiều kiện bão hoà bề mặt khô cho ñến khi dùng.

111

Phụ gia: Loại phụ gia bột hoàn toàn hoặc phần lớn không hòa tan trong nước ñược pha với một lượng nhỏ phải ñược trộn với một phần xi măng trước khi ñưa vào mẻ trộn trong máy trộn ñể ñảm bảo sự phân tán ñều trong bê tông. Loại phụ gia dạng bột chủ yếu không hòa tan, ñược pha vào bê tông với tỉ lệ không vượt quá 10% khối lượng xi măng puzơlan phải ñược ñổ vào máy trộn như xi măng. Loại phụ gia dạng bột phần lớn không tan, nhưng chứa muối hút ẩm có thể gây vón xi măng nên phải ñược trộn lẫn với cát. Loại phụ gia lỏng tan trong nước phải ñược hòa tan trong nước trước rồi mới ñổ vào máy trộn. Lượng nước này phải ñược tính vào lượng nước trộn bê tông. Các phụ gia kỵ nhau ở dạng cô như dung dịch Canxi Clora và một vài loại phụ gia cuốn khí và làm chậm ñông kết không nên trộn lẫn với nhau trước khi ñưa vào bê tông. Thời gian, trình tự và phương pháp cho phụ gia vào bê tông có thể ảnh hưởng nhiều ñến các tính chất của hỗn hợp bê tông như thời gian ñông kết và hàm lượng khí. Phương pháp ñã lựa chọn phải thực hiện nhất quán và giả ñịnh ñúng với thực tế thi công ở hiện trường.

c) Trộn hỗn hợp bê tông

Có thể trộn bằng máy, tay tuỳ theo ñiều kiện, lượng bê tông tính toán sao cho sau khi ñúc mẫu còn dư lại 10%. Việc trộn bằng tay không áp dụng cho bê tông cuốn khí hoặc hỗn hợp bê tông không ño ñược ñộ sụt và chỉ giới hạn trong bê tông nhỏ hơn 7 lít.

Trộn bằng máy tiến hành như sau: máy trộn dạng thùng là thích hợp, ñiều rất quan trọng là không ñược thay ñổi tần số trộn trong bê tông, chỉ trừ trường hợp nghiên cứu tác ñộng ñó. Trước khi quay máy trộn phải cho cốt liệu lớn vào trước, cùng với một phần nước và dung dịch phụ gia nếu có. Khởi ñộng máy sau ñó ñổ cát, xi măng và lượng nước còn lại khi máy ñang chạy. Nếu ñổ như vậy khó thì dừng máy ñể ñổ sau khi ñã quay một số vòng ñể trộn cốt liệu lớn với nước. Sau khi ñã cho toàn bộ các vật liệu, cho máy quay 3 phút, và dừng lại 3 phút và sau ñó cho máy trộn 2 phút nữa, ñậy máy trộn lại ñể tránh nước bay hơi. Chú ý bù phần vữa bám vào máy trộn ñể hỗn hợp bê tông ñổ ra có thành phần chính xác. ðể tránh phân tầng, ñổ hỗn hợp bê tông ñã trộn bằng máy vào một máng trộn và trộn lại bằng xẻng cho ñồng ñều.

Chú thích: ñể bù phần vữa bám vào máy trộn, có thể sử dụng một trong các phương pháp sau

Trộn mẻ tráng máy có thành phần giống mẻ trộn chính thức. Sau ñó ñổ hỗn hợp bê tông ra và bỏ ñi rồi mới trộn mẻ chính thức ñể ñúc mẫu.

Mẻ trộn ñược tăng thêm một phần vữa ñể bù lại phần vữa sẽ dính bám vào máy trộn. Tất nhiên máy trộn phải ñược làm sạch trước khi trộn bê tông.

Trộn bằng tay tiến hành như sau: trộn hỗn hợp trên một khay lớn bằng kim loại sạch, kín nước và ñã ñược làm ẩm. Trộn xi măng, bột phụ gia và cốt liệu nhỏ cho ñều. sau ñó thêm nước và dung dịch phụ gia rồi trộn cho ñến khi bê tông ñồng nhất. Nếu muốn trộn thêm nước ñể ñiều chỉnh ñộ dẻo, phải ñổ mẻ bê tông ra và làm mẻ mới, không ñược dừng trộn ñể kiểm tra ñộ dẻo.

Lấy một phần mẻ trộn hoặc mẫu ñã lấy ở hiện trường ñể thử và ñúc mẫu sao cho phần ñó có tính chất ñại diện cho thành phần của hỗn hợp bê tông ñã trộn. Khi bê tông chưa ñược sử dụng cần phải ñậy lại tránh bay hơi nước.

112

Trước khi ñúc mẫu cần tiến hành các thử nghiệm sau: ñộ sụt, hàm lượng bọt khí, ñộ chảy dẻo và nhiệt ñộ của mỗi mẻ bê tông.

d) ðúc mẫu

Xúc hỗn hợp bê tông ñổ vào khuôn, ñảm bảo sự ñồng nhất của hỗn hợp bên trong khuôn. Nếu cần trộn lại hỗn hợp ñể tránh phân tầng trước khi ñổ khuôn. Sau ñó dùng que ñầm ñể dàn ñều bê tông trong khuôn trước khi bắt ñầu ñầm. ðổ lớp bê tông cuối cùng sao cho sau khi ñầm xong bê tông vừa ñầy khuôn. Số lớp ñổ bê tông ñược nêu trong bảng 3.36.

ðầm bê tông bằng que chọc, bàn rung hoặc ñầm dùi chấn ñộng. Lựa chọn phương pháp ñầm theo ñộ sụt của hỗn hợp bê tông như sau: ðầm chọc khi ñộ sụt lớn hơn 75mm; ñầm chọc hoặc ñầm rung, khi ñộ sụt trong khoảng 25 - 75mm, ñầm rung khi ñộ sụt nhỏ hơn 25mm. Không dùng ñầm dùi khi ñường kính mẫu trụ bằng hoặc nhỏ hơn 100mm hoặc mẫu lăng trụ có chiều rộng và chiều cao bằng 100mm. Số lần ñầm chọc cho mỗi lớp ñược qui ñịnh như bảng 3.37.

Bảng 3.6

Loại mẫu và chiều cao, mm

Phương pháp ñầm

Số lớp ðộ dày tương ñối của mỗi lớp, mm

Mẫu hình trụ có chiều cao

ñến 300mm ðầm chọc 3 lớp ñều nhau

trên 300mm ðầm chọc 2 lớp ñều nhau 100

ñến 460mm ðầm rung 3 lớp hoặc nhiều hơn

trên 460mm ðầm rung 3 lớp hoặc nhiều hơn

200

Mẫu lăng trụ có chiều cao

ñến 200mm ðầm chọc 2 lớp ñều nhau

trên 200mm ðầm chọc 3 lớp hoặc nhiều hơn

100

ñến 200mm ðầm rung 1 lớp

trên 200mm ðầm rung 2 lớp hoặc nhiều hơn

200

Bảng 3.7

Mẫu hình trụ

ðường kính mẫu, mm ðường kính que ñầm, mm

Số lần chọc/lớp

50 ñến 150 10 25

150 16 25

113

200 16 50

250 16 75

Cách thức ñầm như sau:

ðầm tay: cho bê tông vào khuôn thành các lớp theo như bảng 3.34, số lần chọc cho mỗi lớp theo bảng 3.35. Với lớp ñáy, cho que ñầm chọc sâu tới ñáy, các lớp sau ñầm sâu khoảng 12mm ñối với các lớp có ñộ dày nhỏ hơn 100mm và khoảng 25mm khi bề dày mỗi lớp bằng 100mm hoặc lớn hơn. Sau khi ñầm xong dùng bay hoặc vồ vỗ nhẹ lên mặt khuôn 10 - 15 lần ñể làm lấp hết các lỗ do ñầm chọc ñể lại và làm thoát hết bọt khí ra ngoài.

ðầm rung: khi sử dụng ñầm rung cần duy trì khoảng thời gian chuẩn của máy ñối với mỗi loại bê tông, loại máy rung và khuôn mẫu thí nghiệm. Thời gian ñầm phụ thuộc vào tính dễ ñổ của bê tông và hiệu suất của máy rung. Thông thường sử dụng máy rung cho ñến khi mặt của bê tông phẳng, chỉ tiếp tục rung khi có yêu cầu ñầm chặt bê tông cao hơn.

ðầm rung trong (ñầm dùi): ñường kính của ñầm dùi không ñược lớn hơn 1/3 chiều rộng của khuôn mẫu thí nghiệm trong trường hợp mẫu lăng trụ; ñối với mẫu hình trụ ñường kính ñầm phải nhỏ hơn hoặc bằng 4 lần ñường kính ñầu dầm. Trong khi dầm không ñược phép ñể ñầm sát ñáy khuôn và cẩn thận khi kéo ñầm ra (không ñể tạo lỗ cho khí lọt vào trong mẫu). Cắm ñầm dùi ở 3 ñiểm khác nhau với mỗi lớp ñầm trong mẫu trụ và cho phép mũi ñầm xuyên qua lớp này xuống dưới khoảng 25mm. Sau khi ñầm xong mỗi lớp có thể dùng vồ gõ nhẹ vào ngoài khuôn 10 - 15 lần. ðối với mẫu lăng trụ có chiều dài khác nhau, khoảng cách các ñiểm ñầm không lớn hơn 150mm ñối với khuôn có chiều rộng 150mm dọc theo ñường tâm của chiều dài mẫu hoặc dọc theo hai tuyến với mẫu rộng hơn 150mm.

Bảo dưỡng khuôn mẫu sau khi ñúc: ðậy mẫu ñể tránh nước bay hơi làm ảnh hưởng ñến sự ñông kết bê tông. Lưu ý ñậy mẫu bằng vật liệu không thấm nước, không gây phản ứng với bê tông, cần ñậy mẫu trong 24 giờ sau khi ñúc.

Tháo khuôn sau khi ñúc 24 ± 8 giờ.

Bảo dưỡng mẫu sau khi tháo khuôn bằng cách ngâm trong nước vôi hoặc giữ trong phòng ẩm ở nhiệt ñộ 23 ± 1,7 0C. ðối với mẫu bê tông ñúc ở hiện trường, cách bảo dưỡng ñược tiến hành như sau: thời kì bảo dưỡng ñầu (sau khi ñúc) ñược làm như trên. Mẫu không ñược vận chuyển hoặc chỉ vận chuyển sau 48h ở trong khuôn, miễn là tránh ñược sự mất ẩm. Sau khi tháo khuôn, mẫu ñược bảo dưỡng ở

Mẫu lăng trụ

Diện tích mặt mẫu, cm2 ðường kính que ñầm, mm

Số lần chọc/lớp

160 hoặc nhỏ hơn 10 25

160 - 310 10 1 lần chọc cho 7cm2 bề mặt

320 hoặc lớn hơn 16 1 lần chọc cho 14cm2 bề mặt

114

hiện trường rồi ñưa về phòng thí nghiệm ñể thử hoặc thử ngay ở hiện trường. Trong thời gian ñó phải bảo dưỡng mẫu theo tiêu chuẩn, không ñể nước rỏ lên mặt hoặc dòng nước chảy qua.

2.2. Xác ñịnh các tính chất của hỗn hợp bê tông

2.2.1 X¸c ®Þnh ®é sôt cña hçn hîp bª t«ng theo AASHTO T119 (ASTM C143)

Phương pháp này bao gồm xác ñịnh ñộ sụt của hỗn hợp bê tông cả trong phòng thí nghiệm và ngoài hiện trường. Phương pháp này áp dụng cho hỗn hợp bê tông dẻo có có ñường kính ñường kính danh nghĩa lớn nhất của cốt liệu là 37,5mm. Nếu cốt liệu lớn hơn thì phải sàng ướt qua sàng 37,5mm. Phép thử này không áp dụng cho hỗn hợp bê tông không có tính dẻo (ñộ sụt nhỏ hơn 13mm) và hỗn hợp không có tính dính (ñộ sụt lớn hơn 230mm).


Khuôn hình nón cụt bằng kim loại có ñường kính ñáy 203 mm, ñỉnh 102mm, chiều cao 305 mm. ðáy và miệng ñể hở song song và vuông góc theo trục dọc của côn. Mặt ngoài có hai gá ñặt chân hàn vào thành khuôn sát ñáy và hai tai gắn vào thành khuôn ở phía trên.

Que ñầm hình tròn bằng thép thẳng ñường kính 16mm, dài 600mm, ñầu múp tròn.

Dụng cụ trộn bê tông (máy trộn nhỏ hoặc khay trộn, bay, xẻng…).


Mẫu bê tông dùng ñể thí nghiệm ñược lấy như qui ñịnh ở mục 5.1.1.

Thấm ướt khuôn và ñặt khuôn lên nền không hút nước. ðặt chân lên hai gá ñể giữ khuôn áp sát xuống nền. ðổ hỗn hợp bê tông vào khuôn thành ba lớp, mỗi lớp bằng 1/3 thể tích khuôn (lớp một ñổ ñến chiều cao 67mm, lớp hai ñổ ñến chiều cao 155m, lớp ba ñổ ñầy khuôn có thừa một chút). Dùng que ñầm chọc 25 lần ñều khắp mỗi lớp, Khi ñầm lớp dưới cùng phải hơi nghiêng que ñầm, nửa số lần chọc gần theo ñường chu vi, sau ñó chọc tiếp theo phương thẳng ñứng theo chiều xoắn chôn ốc hướng về trung tâm. Khi ñầm lớp dưới cùng chọc que ñầm tới ñáy. Khi ñầm lớp thứ hai và thứ ba thì ñầm sát tới lớp dưới. Sau khi ñầm xong lớp thứ 3, xoa bằng mặt lớp bê tông bằng cách lăn tròn que ñầm. Ngay lập tức nhấc khuôn ra khỏi bê tông cẩn thận theo chiều thẳng ñứng. Nhấc hết chiều cao của khuôn 305mm trong 5 ± 2 giây.

ðo ngay ñộ sụt bằng cách xác ñịnh sự chênh lệch về chiều dọc giữa ñỉnh khuôn và ñỉnh của khối bê tông ñã sụt xuống.

Nếu cả hai thí nghiệm kế tiếp nhau trên cùng mẫu bê tông cho thấy bê tông bị loại hoặc cắt bỏ một phần khối bê tông thì có thể coi bê tông không ñủ ñộ dẻo và ñộ dính kết cần thiết ñể áp dụng phương pháp thí nghiệm ñộ sụt.


ðộ sụt mm chính xác tới 4mm là sự giảm chiều cao của hỗn hợp bê tông trong khi thử.

115

ðộ sụt = 305 - chiều cao sau khi bị giảm ñi.

2.2.2 Xác ñịnh hàm lượng bọt khí trong hỗn hợp bê tông bằng phương pháp áp lực theo AASHTO T152 (ASTM C231)

Thiết bị thử

Dụng cụ ño hàm lượng khí dựa trên ñịnh luật Boyle. Có hai kiểu dụng cụ thường dùng: kiểu A và kiểu B

Dụng cụ kiểu A: gồm một thùng và nắp (hình vẽ). Nguyên lý làm việc của dụng cụ này là ñổ nước vào dụng cụ ñến vạch ñã ñịnh trước ở trên mẫu bê tông có thể tích ñã biết rồi tác ñộng áp suất không khí lên nước. Sau ñó xác ñịnh ñộ giảm thể tích của khí trong bê tông theo mức nước hạ thấp dưới áp suất ñó, biểu thị % hàm lượng khí trong bê tông.

Dụng cụ kiểu B: gồm một thùng và nắp. Nguyên lý làm việc của dụng cụ này là cân bằng một thể tích không khí ñã biết dưới áp suất ñã biết trong buồng chứa không khí ñược gắn kín với thể tích khí chưa biết trong mẫu bê tông, bảng số trên mặt ñồng hồ chỉ áp lực ñược ñịnh chuẩn cho % khí ñối với áp suất ñã quan sát ñược ở ñó có sự cân bằng. ¸ p suất làm việc thích hợp bằng khoảng 51 – 207kPa.

Hình 3.14. Minh hoạ phương pháp áp lực xác ñịnh hàm lượng khí dụng cụ kiểu A

116

Thanh ñầm bằng sắt trong có ñường kính 16mm, dài 400mm một ñầu khum tròn với ñường kính 16mm;

Búa cao su có khối lượng bằng 0,57 ± 0,23kg hoặc búa lớn hơn nặng 1,02 ± 0,23kg;

Thanh gạt bằng thép phẳng, thẳng, dầy 3mm, rộng 20mm và dài 300mm;

Tấm gạt rộng phẳng bằng thép hoặc bằng chất dẻo 12mm, chiều dài và chiều rộng lớn hơn ñường kính của thùng chứa dụng cụ ít nhất 50mm. Mép của tấm phải phẳng và thẳng;

Phễu;

Bình ñong nước;

ðầm rung;

Sàng 37,5mm.

Xác ñịnh hệ số hiệu chỉnh cốt liệu

Tính khối lượng cốt liệu nhỏ và cốt liệu lớn trong mẫu hỗn hợp bê tông ñượcthử hàm lượng khí như sau:

Fs = B

SxFb

Cs = B

SxCb

Trong ñó:

Fs- Khối lượng cốt liệu nhỏ trong mẫu bê tông thử hàm lượng khí, kg;

S- Thể tích mẫu bê tông (chính là thể tích thùng của dụng cụ), m3;

B- Thể tích bê tông của mẻ trộn, m3;

Fb- Tổng khối lượng cốt liệu nhỏ ở ñiều kiện ẩm ñược dùng trong mẻ trộn, kg;

Cs- Khối lượng cốt liệu lớn trong mẫu bê tông thử hàm lượng khí, kg;

Hình 3.15. Dụng cụ ño hàm lượng khí kiểu B

117

Cs- Tổng khối lượng cốt liệu nhỏ ở ñiều kiện ẩm ñược dùng trong mẻ trộn, kg.

ðổ cốt liệu vào thùng của dụng cụ rồi thử. Trộn các mẫu có tính chất ñại diện có cốt liệu nhỏ Fs và cốt liệu lớn Cs, rồi ñổ từng lượng nhỏ vào thùng của dụng cụ ñã chứa nước ñến 1/3 thể tích. Nếu cần ñổ thêm nước sao cho ngập cốt liệu. Xúc ñổ từng môi cốt liệu ñể không khí lẫn vào càng ít càng tốt và loại bỏ ngay bọt khí bằng cách gõ lên thành thùng và chọc nhẹ 10 lần sâu vào cốt liệu 25mm và quấy sau mỗi lần ñổ thêm cốt liệu.

Xác ñịnh hệ số hiệu chỉnh cốt liệu. Sau khi ñổ toàn bộ cốt liệu vào thùng, lấy hết bọt khí ra rồi ñể yên cốt liệu ngâm trong nước một thời gian xấp xỉ bằng thời gian từ khi cho nước vào máy trộn bê tông cho ñến khi bắt ñầu thí nghiệm hàm lượng khí.

ðối với dụng cụ loại A tiến hành các bước như ñược mô tả trong ñiểm a và b của mục 5.2.2.4. Hệ số ñiều chỉnh cốt liệu G = h1 – h2.

ðối với dụng cụ loại B tiến hành các bước như ñược mô tả trong ñiểm d của mục 5.2.2.4. Lấy một thể tích nước ra khỏi dụng cụ ñã lắp ráp chứa ñầy nước bằng cách mở van khí và dùng vòi ñể khống chế dòng chảy. Làm các ñộng tác như trong mục 5.2.2.4 e. Hệ số ñiều chỉnh G bằng số ñọc hàm lượng khí trên thang hàm lượng khí trừ ñi thể tích nước lấy ra % của thể tích bình.

Chuẩn bị mẫu thử bê tông

Trộn một mẻ bê tông hoặc lấy mẫu bê tông mới trộn theo mục 5.1.1. Nếu bê tông chứa các hạt cốt liệu lớn sót sàng 50mm thì sàng ướt qua sàng 37,5mm ñể lấy ñủ bê tông ñổ ñầy bình của dụng cụ và có dư ñôi chút.

Tiến hành thử

ðổ và ñầm bê tông như mục 5.1.2d.

Gạt bằng mặt bê tông bằng tấm gạt. Nếu thừa bê tông phải lấy ra một phần bê tông có tính chất ñại diện cho thành phần bê tông trong bình. Nếu thiếu bê tông thì bù thêm. Cuối cùng là mặt bê tông bằng phẳng như trong phép thử khối lượng thể tích của hỗn hợp bê tông.

Xác ñịnh hàm lượng bọt khí trong bê tông bằng các kiểu dụng cụ khác nhau như sau:

Dùng dụng cụ kiểu A:

a) Lau sạch gờ của thùng và nắp, lắp ghép chúng và kẹp chặt ñể ñảm bảo có chỗ ghép kín nước. ðổ nước lên trên bê tông bằng ống cho ñến khi nước dâng lên ñến khoảng vạch ở giữa trên ống ñứng. Nghiêng dụng cụ một góc 300C so với ñường thẳng ñứng, lấy ñáy bầu làm tâm xoay, nắm ñầu trên của cột, xoay nhiềuvòng ñồng thời gõ nhẹ lên nắp ñể khí thoát ra trên mặt mẫu bê tông. ðể dụng cụ ở vị trí thẳng ñứng và ñổ nước ñầy cột hơi cao hơn vạch 0 của ống chia ñộ trước khi ñóng lỗ khí ở ñầu cột nước. Mặt trong của nắp phải ñược giữ sạch, không dính dầu mỡ và ñược làm ướt ñể ngăn ngừa sự dính bám bọt, gây khó khăn cho việc loại bỏ nó sau khi lắp ráp dụng cụ.

b) Tác ñộng nhẹ nhàng áp suất không khí lớn hơn áp suất thử mong muốn P (1380kPa) lên bê tông bằng một bơm nhỏ. ðể giải phóng sự kìm hãm cục bộ, gõ

118

mạnh lên thành dụng cụ và khi ñồng hồ áp lực chỉ ñúng áp lực P, ñọc mức nước h1, ghi lại vạch chia gần nhất hoặc nửa vạch trên ống khắc ñộ. ðối với những hỗn hợp khô quá cần gõ mạnh vào thùng cho ñến khi hàm lượng khí ñược chỉ báo không thay ñổi khi gõ thêm nữa. Giảm từ từ áp lực khí qua lỗ thoát ở ñầu cột nước và gõ lên thành thùng trong khoảng 1phút. Ghi lại mức nước h2 chính xác ñến một hoặc nửa khoảng chia. Tính hàm lượng khí biểu kiến theo công thức:

A1= h1- h2

Trong ñó:

A1- Hàm lượng khí biểu kiến;

h1- Mức nước ñọc dưới áp lực P;

h2- Mức nước ñọc dưới áp lực 0 (sau khi bỏ áp lực P).

c) Kiểm tra phép thử: nhắc lại các bước tiến hành mục b không thêm nước ñể khôi phục lại mức nước ở vạch 0. Hai lần xác ñịnh liên tiếp hàm lượng khí phải chênh nhau trong khoảng 0,2% và phải ñược tính giá trị trung bình cộng A1

tb ñược ñùng trong tính toán hàm lượng khí As ở mục 5.2.2.5.

Trong trường hợp hàm lượng khí vượt quá dải số của dụng cụ khi chịu áp lực thử P thì giảm áp suất thử ñến áp suất P1 và nhắc lại các bước tiến hành trong mục b.

Dụng cụ kiểu B:

d) Lau sạch gờ của bìnhvà nắp, lắp ghép thật kín. Khóa van không khí giữa buồng khí và bình, mở cả hai vòi trên các lỗ xuyên qua nắp. Dùng bơm cao su, bơm nước vào một lỗ cho ñến khi nước ngập và chảy ra lỗ ñối diện. Rung ñộng nhẹ nhàng dụng cụ cho ñến khi tất cả bọt khí ñược thoát ra khỏi lỗ ñó.

e) ðóng van thoát khí ở trên buồng không khí và bơm không khí vào buồng cho ñến khi kim ñồng hồ ở vị trí tuyến áp suất ñầu tiên. ðể vài giây cho không khí bị nén nguội ñến nhiệt ñộ bình thường. Ổn ñịnh kim ñồng hồ ở tuyến áp lực ñầu tiên bằng bơm hoặc thoát khí khi cần thiết, vỗ nhẹ ñồng hồ bằng tay. ðóng cả hai lỗ xuyên qua nắp. Mở van khí ở giữa buồng không khí và bình của dụng cụ. Vỗ nhẹ thành bình bằng vồ ñể loại bỏ những kìm hãm cục bộ. Vỗ nhẹ ñồng hồ áp lực bằng tay ñể ổn ñịnh kim ñồng hồ và ñọc % hàm lượng khí trên mặt ñồng hồ áp lực. Khi ñóng không kín van không khí chính trước khi bỏ áp lực khỏi một thùng hoặc buồng khí nào ñó sẽ dẫn tới việc nước bị ñẩy vào buồng không khí, như vậy sẽ tạo sai số cho kết quả ño. Trong trường hợp nước vào buồng không khí nó phải ñược thoát ra khỏi buồng ñó qua van thoát nước kết hợp với việc bơm một vài cái ñể thổi hết nước ñi. Bỏ áp lực bằng cách mở cả hai vòi trước khi bỏ nắp ñậy.

f) Tính kết quả

Hàm lượng khí trong bê tông ñựng trong bình ñược tính theo công thức:

As = A1tb – G

Trong ñó:

As- Hàm lượng khí của mẫu thử,%;

A1tb- Hàm lượng khí biểu kiến của mẫu thử, %

119

G- Hệ số hiệu chỉnh cốt liệu

Hàm lượng khí của hỗn hợp bê tông hoàn chỉnh ñược tính theo hàm lượng khí trong bê tông ñã sàng ướt qua sàng 37,5mm theo công thức:

At = ast

cs

VAV

VA

−100

100

Trong ñó:

At- Hàm lượng không khí của hỗn hợp bê tông hoàn chỉnh,%;

Vc- Thể tích tuyệt ñối của các thành phần của hỗn hợp lọt qua sàng 37,5mm, không chứa không khí và ñược xác ñịnh từ khối lượng của mẻ trộn ban ñầu, m3;

Vt- Thể tích tuyệt ñối của tất cả các thành phần của hỗn hợp bê tông không chứa không khí, m3;

Va- Thể tích tuyệt ñối của cốt liệu trong hỗn hợp lớn hơn 37,5mm, ñược xác ñịnh từ khối lượng của mẻ trộn ban ñầu, m3.

2.3. Xác ñịnh các tính chất của bê tông nặng theo AASHTO (ASTM)

2.3.1 Xác ñịnh cường ñộ chịu nén của mẫu bê tông hình trụ theo AASHTO T22 (ASTM C39)

Phương pháp thí nghiệm này bao gồm xác ñịnh cường ñộ nén của mẫu bê tông hình trụ ñúc hoặc khoan từ công trình. ðối với mẫu bê tông hình lập phương sau khi xác ñịnh cường ñộ phải nhân thêm với với một hệ số qui ñổi (khoảng 0,82).


Máy nén có công suất và tốc ñộ gia tải phù hợp, sau khi kiểm ñịnh thời gian có hiệu lực tối ña là 18 tháng, tốt nhất là 12 tháng. ðộ chính xác của máy thí nghiệm phải kiểm tra bằng gia tải 5 thí nghiệm trong ñó 4 thí nghiệm có kết quả như nhau. Sai số giữa hai tải trọng thí nghiệm không vượt quá 1/3 sai số giữa thí

Hình 3.16. Máy nén

120

nghiệm tải lớn nhất và tải bé nhất.

Tải trọng thí nghiệm như ñã chỉ ở máy thí nghiệm và gia tải tính toán số ñọc của thiết bị kiểm ñịnh phải ñược ghi lại mỗi ñiểm thí nghiệm. Tính toán sai số E và phần trăm sai số Ep cho mỗi ñiểm từ các số hiệu nay như sau:

E = A - B

B

BApF

−= 100

Trong ñó:

A - Tải ñọc ñược trên máy ñã ñược kiểm ñịnh (n)

B - Gia tải (N) xác ñịnh của thiết bị hiệu chuẩn.

Không ñược hiệu chỉnh số liệu ñọc trên máy thí nghiệm cả bằng tính toán lẫn dùng biểu ñồ ñể nhận số liệu nằm trong giới hạn cho phép.

Máy thí nghiệm phải ñược trang bị hai thớt bằng thép cứng. Một trong chúng có mặt tròn dể áp vào mặt trên của thớt mẫu. Kích thước tối thiểu là lớn hơn 3% ñường kính của thỏi mẫu. Thớt ñáy phải ñáp ứng yêu cầu sau. Hai mặt phải song song với nhau, lắp chặt với máy, kích thước ngang phải lớn hơn ñường kính mẫu ñúc ít nhất là 3%. Tâm phải trung tâm thớt trên. Thớt ñáy phải dày ít nhất là 25mm khi mới và khi ñã mài lại mặt thì ít nhất phải dày 22.5mm.

Kim chỉ tải trọng: Nếu máy nén dùng ñể thí nghiệm bê tông thì tải trọng nén ñược ghi trên ñồng hồ ño chia ñộ và có thể ñọc ñược ít nhất là 0,1% của toán thang ño, mỗi vòng chia phải ñiều chỉnh về không ñược dễ dàng. Nếu máy thí nghiệm mà tải trọng ñọc bằng ñồng hồ hiện số thì màn hiện số phải ñủ rộng ñể ñọc ñược dễ dàng. Khoảng số phải bằng hoặc nhỏ hơn 0.1% của tải trọng toàn thang ño. ðộ chính xác của tải trọng do kim chỉ phải nằm trong khoảng 1% cho bất kỳ giá trị nào hiện lên trong khoảng giới hạn tải trọng ñã ñược kiểm ñịnh.

b) Mẫu thử

Mẫu thử không ñược có ñường kính của bất kỳ mặt nào sai khác ñường kính của cùng một mẫu ñúc quá 2%. Mặt mẫu không sai lệch qua 0,50 so với mặt thẳng góc với trục của mẫu. ðường kính dùng ñể tính toán diện tích tiết diện phải ñược xác ñịnh chính xác tới 0.25mm lấy trị số trung bình ño ñược của hai ñường kính tại các góc vuông với nhau tại chiều cao ở tâm của mẫu.

Sử dụng 1 khuôn ñể ñúc mẫu. Khi dùng nhiều khuôn ñể ñúc mẫu phải ño tất cả. ðộ dài phải ño chính xác tới 0,05D khi tỷ số ñộ dài và ñường kính nhỏ hơn 1,8 hoặc lớn hơn 2,2.


Thí nghiệm nén mẫu ẩm phải ñược làm ngay sau khi lấy mẫu khỏi môi trường bảo dưỡng. Tất cả các mẫu có tuổi thí nghiệm ñã cho trước phải nén ở trong khoảng thời gian cho phép như quy ñịnh như bảng sau.

Bảng 3.8. Tuổi mẫu khi thử và sai số cho phép

121

Tuổi thí nghiệm Thời gian cho phép

24 giờ ± 0,5 giờ hoặc 2,1%

3 ngày 2 giờ hoặc 2,87%



90 ngày 2 ngày hoặc 2,2%

Lau sạch thớt trên và thớt dưới của máy nén rồi ñặt mẫu lên thớt dưới máy. Gia tải liên tục không bị sốc. Nếu máy thí nghiệm kiểu có cần thì chạy với tốc ñộ 1,3mm/phút khi chạy không tải, khi vận hành máy nén thủy lực thì gia tốc với tốc ñộ chuyển ñộng tương ứng với tốc ñộ gia tải cho thỏi mẫu trong giới hạn 20 - 30 Psi/ giây (0,14 - 0,34 MPa/s). Phải duy trì tốc ñộ chạy ít nhất là suốt cả nửa sau của pha chịu tải dự kiến trước của cả chu trình thí nghiệm. Trong thời gian gia tải nửa chu trình ñầu cho phép nâng tốc ñộ cao hơn. Không ñược ñiều chỉnh tốc ñộ tại thời ñiểm mà mẫu ñúc gần ñến khi bị phá huỷ.

Gia tải cho ñến khi mẫu ñúc bị phá huỷ và ghi lại tải trọng lớn nhất ñạt ñược khi thí nghiệm. Ghi nhận xét kiểu phá huỷ của bê tông.


Cường ñộ chịu nén của mẫu ñược tính bằng cách chia tải trọng tối ña cho diện tích tiết diện trung bình của mẫu chính xác tới 0,69 daN/cm2. Cường ñộ nén của bê tông là giá trị trung bình của ba mẫu thử.

Nếu tỉ số ñộ dài trên ñường kính nhỏ hơn 1,8 thì kết quả nhận ñược phải nhân với hệ số riêng theo bảng sau.

Bảng 3.9

L/D 1,75 1,50 1,25 1,00

Hệ số 0,98 0,96 0,93 0,87

2.3.2 Xác ñịnh cường ñộ chịu kéo khi chẻ (chịu ép chẻ) của mẫu bê tông hình trụ theo AASHTO T198 (ASTM C496)


Máy thí nghiệm theo như yêu cầu của AASHTO T22 (ASTM C36) và có thể sử dụng bất cứ loại nào ñủ công suất ñể cung cấp tốc ñộ gia tải như quy ñịnh.

Tấm ñỡ phụ hay tấm ñệm chỉ sử dụng khi kích thước của ñường kính thớt trên hoặc thớt dưới bé hơn chiều cao của mẫu hình trụ thí nghiệm. Bề mặt của tấm ñệm này ñược gia công phẳng với sai số 0,025mm, ñộ phẳng ño ñược ở mọi ñường tiếp xúc với mặt chịu lực. Bộ phận này rộng ít nhất là 50mm và chiều dày không nhỏ hơn khoảng cách từ cạnh của khối ñỡ hình cầu hoặc hình chữ nhật ñến mặt của mẫu trụ. Tấm ñệm ñược sử dụng sao cho tải trọng sẽ tác dụng lên toàn bộ chiều dài của mẫu thí nghiệm.

122

Tấm lót - 2 tấm lót không khuyết tật có chiều dày quy ước là 3mm, rộng 25mm, chiều dài bằng hoặc nhỉnh hơn so với chiều dày mẫu. Tấm lót ñược ñặt giữa mẫu và 2 ñầu trên và dưới của thớt nén hoặc giữa mẫu và tấm ñệm.

b) Mẫu thí nghiệm

Mẫu thí nghiệm ñược ñúc trong phòng thí nghiệm hoặc khoan từ kết cấu.


ðánh dấu mẫu - ñánh dấu ở 2 ñầu của mẫu sao cho ñồng trục.

ðo kích thước của mẫu - chính xác tới 0,25mm của 3 kích thước ñường kính, hai ñầu và giữa của mẫu, chiều dài của mẫu, chính xác tới 2,56mm bằng cách lấy giá trị của hai lần ño theo ñường ñánh dấu ở hai ñầu.

ðặt mẫu vào vị trí nén theo như ñánh dấu sao cho thân của mẫu trùng với tâm của bàn thí nghiệm. ðặt tấm lót trùng với tâm của thớt dưới, ñặt mẫu lên và phủ tấm lót cho trùng tâm dọc ñường ñánh dấu 2 ñầu mẫu hìnhtrụ.

ðể mặt bằng của hai ñường ñã ñánh dấu tên 2 ñầu mẫu cắt tâm của thớt nén trên.

Khi dùng tấm ñệm thì tâm của mẫu nằm trực tiếp lên tâm của thớt nén.

ðịnh vị khu dùng tấm lót. Tất cả tâm của tấm ñệm, tâm tấm lót, tâm của mẫu trực tiếp nằm trên tâm cảu thớt nên tròn.

Tốc ñộ gia tải - gia tải ñều ñặn và liên tục với áp lực ñược duy trì từ 0,689 – 1,380 MPa/phút cho tới khi mẫu bị phá hoại. Ghi lại kiểu phá hoại mẫu và diện mạo bê tông.

Giới hạn tải trọng cần thiết của ứng suất uốn kéo tương ñương với tổng tải trọng gia tăng từ 50 - 100KN/phút ñối với mẫu kích thước 152 x 305 mm.


Cường ñộ chịu kéo khi chẻ (chịu ép chẻ) của bê tông ñược tính toán như sau:

T = ld

P

π2

Trong ñó:

T- Cường ñộ chịu kéo khi chẻ, kPa;

P- Tải trọng tối ña ghi trên máy, kN;

l- Chiều dài mẫu thí nghiệm , m;

d- ðường kính mẫu thí nghiệm, m.

2.3.3 Xác ñịnh cường ñộ chịu uốn của bê tông theo AASHTO T97 (ASTM C78)


Máy ép thủy lực với bộ gá uốn có hai gối tựa ở dưới và hai thanh tì ở trên ñể uốn mẫu.

b) Mẫu thử

123

Mẫu hình dầm có nhịp uốn gấp ba lần chiều cao dầm. Các mặt phải vuông góc trên mặt và dưới ñáy. Tất cả các mặt tiếp xúc phải mịn, không bị rỗ hoặc gồ ghề.

c) Tiến hành thử.

ðặt mẫu thí nghiệm lên gối tựa một cách ñối xứng, ñặt khối gia tải lên bề mặt của mẫu ñúc tại các ñiểm L/3 của giá ñỡ. Nếu khi chưa gia tải mà mẫu ñúc không tiếp xúc hoàn toàn tốt với khối gia tải thì có thể cho vào ñó một lớp lót bằng da ñồng ñều dày 6,4mm, rộng 25 - 50mm phủ toàn bộ chiều rộng của mẫu ñúc. Sau ñó gia tải liên tục với tốc ñộ ổn ñịnh từ 0,861 – 1,207 MPa trong một phút.

ðo mẫu sau khi thí nghiệm. ðo ba lần cho mỗi cạnh (ở mép và ở tâm) chính xác tới 1,3mm ñể xác ñịnh chiều rộng trung bình, ñộ cao trung bình và vị trí vết vỡ mẫu.


Nễu vết nứt bắt ñầu trên mặt bị kéo trongkhoảng L/3 thì tính cường ñộ uốn như sau:

Ru = 2bd

Pl

Trong ñó:

R- Cường ñộ uốn của mẫu bê tông; MPa;

P- Tải trọng tối ña trên máy, N;

l- Chiều dài nhịp uốn của mẫu, mm;

b- Chiều rộng trung bình của mẫu, mm;

d- Chiều cao trung bình của mẫu, mm.

Nếu ñường ñứt gãy lại xảy ra tại mặt bị phủ lót thì khi ñó tính cả ñộ dày của lớp lót.

Nếu ñường gãy lại xảy ra ngoài giữa ñiểm thứ ba của cách tay ñòn không quá 5% dài cánh ta ñòn thì tính cường ñộ uốn của bê tông như sau:

Ru = 2

3

bd

Pa

Trong ñó:

a- Khoảng cách trung bình giữa mặt gãy và gối tựa gần nhất ño ñược trên mặt chịu uốn của mẫu ñúc, tính bằng hay mm;

Nếu ñường ñứt gãy xảy ra trên mặt uốn ngoài ñiểm giữa của ñiểm thứ ba của cánh tay ñòn quá 5% cánh tay thì thí nghiệm bị loại.

2.3.4 Xác ñịnh từ biến của bê tông khi chịu nén theo AASHTO (ASTM C512)

Thí nghiệm này xác ñịnh từ biến của mẫu bê tông hình trụ phụ thuộc vào tải trọng nén dọc ñược duy trì liên tục, trong một môi trường thí nghiệm bất kỳ. Thí nghiệm này ñược giới hạn cho bê tông mà có kích cỡ của cốt liệu lớn nhất không vượt quá 50 mm.

124

Người ta chấp nhận giả thiết từ biến tỉ lệ với ứng suất từ 0 ñến 40% cường ñộ chịu nén của bê tông.


Khuôn ñúc mẫu hình trụ phù hợp với qui ñịnh ASTM C192/C192M, hoặc qui ñịnh trong tiêu chuẩn ASTM C470/C 470M. Khuôn nằm ngang phù hợp với các yêu cầu trong phần các ván khuôn ngang cho các mẫu hình trụ ñể thí nghiệm từ biến ñược cung cấp trong qui ñịnh ASTM C192/192M.

Khung chất tải: khả năng áp dụng và duy trì tải trọng yêu cầu trên mẫu thí nghiệm, mặc dù bất kỳ sự thay ñổi về kích thước của mẫu. Dạng ñơn giản nhất của khung chất tải bao gồm tấm lát ñỡ trên hai ñầu của mẫu ñược ñặt tải, một bộ phận duy trì tải trọng hoặc ñầu bằng lò xo hoặc bằng thuỷ lực hoặc bằng búa, một cần có ren ñể phản lại hệ thống ñặt tải. ðộ bằng phẳng của tấm lót ñầu sẽ có ñộ chính xác là 0.025 mm. Chiều dài giữa các tấm lót ñầu không vượt quá 1780 mm. Khi sử dụng bộ phận duy trì tải trọng bằng thuỷ lực, nhiều khung có thể ñược chất tải ñồng thời qua tâm của bộ phận ép thuỷ lực bao gồm một ắc quy, máy ñiều chỉnh, ñồng hồ ño, và một nguồn áp lực cao, chẳng hạn như xilanh nitơ hoặc là bơm áp lực cao. Hệ thống lò xo như lò xo xe lửa có thể ñược sử dụng ñể duy trì tải trọng trên khung như ñã ñược mô tả bên trên, lực nén ban ñầu sẽ ñược áp dụng bằng cách kích tay hoặc máy thí nghiệm. Khi hệ thống lò xo ñược sử dụng, nên thận trọng ñể cung cấp một thớt hình cầu hoặc mối nối bóng và tấm ñáy ñủ cứng ñể ñảm bảo tải trọng truyền ñều lên mẫu thí nghiệm.

b) Mẫu thử

Kích thước mẫu: ñường kính của mỗi mẫu thí nghiệm sẽ là 150 + 1,6 mm, chiều dài tối thiểu là 292 mm. Khi 2 ñầu của mẫu là tiếp xúc với tấm ñệm thép, chiều dài của mẫu ít nhất sẽ tương ñương với chiều dài thiết bị ño biến dạng nhân với ñường kính của mẫu. Khi hai ñầu của mẫu tiếp xúc với các mẫu bê tông khác tương tự như mẫu thí nghiệm, chiều dài mẫu ít nhất cũng tương ñương với chiều dài của dụng cụ ño biến dạng nhân với 38 mm. Giữa mẫu thí nghiệm và tấm ñệm thép ở mỗi ñầu, lắp ñặt thêm một mẫu trụ không chính thức mà ñường kính là tương ñương với các mẫu trụ thí nghiệm và chiều dài của chúng ít nhất bằng nửa bằng nửa ñường kính.

Chế tạo mẫu: kích cỡ lớn nhất của cốt liệu không ñược vượt quá 50 mm. Mẫu trụ ñúc ñứng sẽ ñược chế tạo phù hợp với qui ñịnh ASTM C192/C192M. Mẫu ñúc ngang sẽ ñược chế tạo phù hợp với một phương pháp thích hợp ñể bê tông ñược ñồng nhất như ñược chỉ ra trong các phương pháp ñược qui ñịnh trong ASTM C192/C192M. Cần ñảm bảo rằng thanh ñầm hoặc ñầm rung không tác ñộng vào ñồng hồ ño biến dạng. Khi ñầm rung ñược sử dụng, bê tông sẽ ñược ñổ thành một lớp và ñường kính của quả ñầm sẽ không ñược vượt quá 32 mm. Khi sử dụng thanh ñầm, bê tông sẽ ñược ñổ thành hai lớp xấp xỉ nhau và mỗi lớp sẽ ñược ñầm 25 lần dọc theo mỗi cạnh của ñồng hồ ño biến dạng. Sau khi cố kết, bê tông sẽ ñược gọt rũa bằng bay. Nên sử dụng ván khuôn cong theo ñường kính của mẫu ñể tạo hình và hoàn thiện mẫu bê tông là chính xác hơn khi tháo khuôn.

Số lượng mẫu: không ít hơn 6 mẫu sẽ ñược chế tạo từ mẻ trộn bê tông cho mỗi một ñiều kiện thí nghiệm. 2 mẫu sẽ ñược thí nghiệm cho cường ñộ nén, 2 mẫu sẽ

125

ñược gia tải và quan sát cho biến dạng tổng thể và 2 mẫu còn lại sẽ không gia tải dùng ñể kiểm soát biến dạng do các nguyên nhân khác ngoài tải trọng. Mỗi mẫu thí nghiệm cường ñộ và mẫu kiểm soát sẽ phải trải qua các ñiều kiện tương tự về bảo dưỡng và cất trữ như mẫu thí nghiệm gia tải.

Tiêu chuẩn bảo dưỡng: trước khi tháo khuôn, mẫu sẽ ñược bảo dưỡng trong ñiều kiện 23 ± 1,7oC và ñược che phủ ñể chống bay hơi. Các mẫu sẽ ñược tháo khuôn không ít hơn 20h hoặc 48h sau khi ñúc và bảo quản trong ñiều kiện ẩm ở nhiệt ñộ 23 ± 1,7oC cho ñến 7 ngày tuổi, trong ñó nước tự do ñược duy trì trên bề mặt của mẫu. Các mẫu không ñược ngâm trong nước hoặc dòng nước chảy.


Tuổi gia tải: khi mục ñích của thí nghiệm là ñể so sánh khả năng từ biến của các loại bê tông khác nhau, tuổi gia tải ban ñầu của mẫu là 28 ngày. Khi ứng xử từ biến hoàn toàn của bê tông ñã ñịnh ñược yêu cầu, chuẩn bị mẫu ñể gia tải ban ñầu ở tuổi 2, 7, 28, 90 ngày và 1 năm.

Các chi tiết gia tải: ngay trước khi gia tải mẫu từ biến, xác ñịnh cường ñộ nén của mẫu phù hợp với phương pháp thí nghiệm C39/C39M. Tại thời ñiểm mà mẫu từ biến ñược ñặt trong khung gia tải, phủ hai ñầu của các mẫu hình trụ ñiều khiển ñể chặn sự mất ñộ ẩm. Gia tải mẫu ở cường ñộ dưới 40% cường ñộ nén tại tuổi gia tải. Ghi lại kết quả biến dạng ngay trước và sau khi tải, 2 ñến 6 giờ sau ñó, sau ñó ghi kết quả từng ngày một, từng tuần một trong vòng một tháng, sau ñó ghi kết quả biến dạng từng tháng một trong vòng một năm. ðo tải trước khi ghi kết quả biến dạng. Nếu tải trọng dao ñộng hơn 2% so với giá trị chính xác, thì cần phải ñiều chỉnh tải trọng. Ghi giá trị biến dạng của mẫu ñiều khiển theo qui trình trên như mẫu gia tải.


Tính tổng biến dạng trên kPa do tải trọng gây ra tại một thời ñiểm bất kỳ bằng thương của các giá trị biến dạng trung bình của mẫu thí nghiệm chia cho ứng suất trung bình. ðể xác ñịnh biến dạng từ biến ở tuổi nào ñó, lấy biến dạng tổng trên kPa do tải trọng gây ra trừ ñi biến dạng trên kPa ngay sau khi gia tải. Nếu cần, vẽ biểu ñồ biến dạng tổng trên kPa trên giấy toạ ñộ bán lôgarít trên ñó trục lôgarít thể hiện thời gian, ñể xác ñịnh hằng số 1/E và F (K) theo công thức sau:

)1ln()()/1( ++∋= tKFE

Trong ñó:

∋ - Biến dạng tổng, kPa;

E- Mô ñun ñàn hồi tức thời, kPa;

F(K)- Tỷ lệ từ biến, ñược tính toán theo ñộ dốc của ñường cong biều diễn từ biến trên trục lôgarít;

T- Thời gian gia tải, ngày.

Hệ số 1/E là biến dạng ñàn hồi ban ñầu kPa, ñược xác ñịnh từ các kết quả biến dạng ñược ghi lại ngay trước và sau khi gia tải mẫu. Nếu gia tải không ñược thực hiện nhanh chóng, từ biến có thể xuất hiện trước khi quan sát biến dạng sau gia tải, trong trường hợp này có thể sử dụng phép ngoại suy ñối với ñiểm gốc thời gian bằng phương pháp bình phương nhỏ nhất ñể xác ñịnh ñại lượng này.

126

2.3.5 Xác ñịnh ñộ thấm ion clo bằng phương pháp ño dẫn ñiện của bê tông theo AASHTO T259 (ASTM C1202)

Phương pháp thí nghiệm này bao gồm việc xác ñịnh tổng số dòng ñiện chạy qua dải có chiều dày 51mm của các mẫu khoan lõi hoặc mẫu hình trụ có ñường kính danh ñịnh 102 mm trong khoảng thời gian là 6h. Hiệu ñiện thế 60V ñược duy trì từ hai ñầu của mẫu, một ñầu ñược ngâm trong dung dịch natri clorua còn ñầu kia ñược ngâm trong dung dịch natri hyñroxít. Tổng số lượng hạt mang ñiện chạy qua, tính bằng culông, có quan hệ với sức kháng thẩm thấu ion clorua của mẫu thí nghiệm.

a) Thiết bị và hóa chất thử

• Các dụng cụ bơm hút chân không:

Bình có lỗ thoát ở ñáy với sức chứa tối thiểu 500ml;

Cốc thí nghiệm (1000 ml hay lớn hơn) hay bình chứa có khả năng chứa mẫu bê tông và nước, có thể ñặt vào tủ sấy chân không;

Tủ sấy chân không: ñường kính trong 250mm hoặc lớn hơn, cho phép 2 ống nối xuyên qua nút cao su và măng sông hoặc chỉ xuyên qua nút cao su. Mỗi ống nối phải ñược trang bị một cái van;

Bơm chân không: duy trì ñược một áp lực nhỏ hơn 1mmHg (133 Pa) trong tủ sấy;

ðồng hồ chân không hoặc áp kế: ñộ chính xác tới ± 0,5mmHg (± 66 Pa), trong phạm vi áp lực 0 – 10 mmHg (0 – 1330 Pa).

• Dụng cụ và các vật liệu sơn phủ:

Sơn phủ ngoài: khô nhanh, không dẫn ñiện, có khả năng bịt kín bề mặt bê tông;

Cân hoặc thước chia ñộ, cốc giấy, thìa gỗ, bàn chải dùng một lần;

Thiết bị ño mẫu (không yêu cầu nếu mẫu ñược tính theo kích cỡ mẫu cuối cùng).

• Hóa chất thử, các vật liệu và pin thí nghiệm

Chất kết dính;

Dung dịch clorua natri 3,0% theo khối lượng trong nước cất;

Dung dịch natri hydroxyt 0,3N trong nước cất;

Giấy lọc: ñường kính 90 mm (không yêu cầu nếu gioăng cao su ñược sử dụng làm tấm bịt hoặc có thể dùng tấm bịt ñể chống tràn từ gioăng ñến lưới);

Pin ñiện áp (xem hình vẽ): 2 khoang poly methyl methacrylate ñối xứng, mỗi khoang bao gồm lưới dẫn ñiện và các ñầu tiếp xúc ngoài. Thiết kế một khoang trong ñiều kiện sử dụng chung ñược mô tả ở sơ ñồ 1 và 3. Tuy nhiên, các thiết kế khác ñược chấp nhận miễn là kích thước tổng thể giống như mô tả ở hình vẽ và chiều rộng của màn hình và gioăng giống như ñã ñược chỉ ra trong hình vẽ;

127

Chú thích: Ký hiệu dùng trong bản vẽ

1. Khoang gá mẫu bằng nhựa cứng bền kiềm

2. Miếng chèn mẫu bằng thép không gỉ, dầy 0,06mm.

3. Lưới ñiện cực bằng thép không gỉ, kích thước mắt lưới 0,6 x 0,6mm.

4. Dây dẫn ñiện bằng ñồng ñường kính không nhỏ hơn 0,2mm.

5. ðầu nối bằng ñồng ñường kính 12mm.

6. Giắc cắm bằng ñồng có lớp cách ñiện bên ngoài.

Thiết bị ño nhiệt ñộ phạm vi từ 0 ñến 1200C;

Biến áp: có khả năng duy trì ñiện áp 60 + 0,1V.

b) Mẫu thử

ðể ñánh giá các vật liệu và tỷ lệ của chúng, mẫu có thể là (a) lõi bê tông lấy từ các bản thí nghiệm hay từ các mẫu hình trụ có ñường kính lớn hơn hay (b) các mẫu ñúc hình trụ ñường kính 102mm. ðể ñánh giá kết cấu bê tông, mẫu có thể là (a) các lõi khoan lấy từ kết cấu hay (b) các mẫu hình trụ ñường kính 102mm ñược ñúc và bảo dưỡng tại công trường.

Vận chuyển các mẫu lõi hay các mẫu trụ ñược bảo dưỡng tại công trường tới phòng thí nghiệm trong những túi nylông kín. Nếu mẫu phải vận chuyển qua ñường biển thì phải ñược ñóng gói thích hợp ñể chống lại nước biển và từ những hư hại trong vận chuyển và lưu kho.

Sử dụng cưa kim cương làm lạnh bằng nước hay cưa cacbua silicôn, cắt một lát mỏng 51 ± 3 mm từ ñỉnh mẫu lõi hay mẫu hình trụ, với một nhát cắt song song tới ñỉnh của lõi. Lát cắt này sẽ là mẫu vật thí nghiệm. ðánh giấy ráp ñể xử lý những gờ ráp ở ñầu của mẫu. Có thể xử lý ñặc biệt nếu các mẫu có bề mặt bị thay ñổi, ví dụ, bằng cách làm nhẵn hoặc ứng dụng các hóa chất xử lý, hay các cách xử lý bề mặt khác. Khi ñó, phần bị sửa ñổi của lõi sẽ bị loại bỏ và mảnh gần kề khoảng 51 ± 3mm sẽ ñược sử dụng ñể thí nghiệm.


128

• Chuẩn bị:

ðun sôi già khoảng 1 lít nước máy trong một bình chứa lớn. Làm bình hết nóng, ñậy nắp chặt và làm lạnh nhiệt ñộ xung quanh bằng nước.

ðể các mẫu trong không khí ít nhất là 1 giờ ñể khô bề mặt. Chuẩn bị khoảng 10g lớp phủ khô nhanh và rải lên mặt bên của mẫu. ðặt mẫu lên giá ñỡ phù hợp trong khi bao phủ ñể ñảm bảo lớp bao phủ ñược hoàn thành trên mặt bên mẫu. Cho phép bao phủ ñể ñảm bảo phù hợp theo hướng dẫn của nhà sản xuất.

Việc bao phủ nên ñược cho phép ñể bảo dưỡng cho ñến tận khi không còn một chút nhầy nhớt. Lấp kín bất kỳ một lỗ hổng nào xuất hiện trên lớp bao phủ và cho phép tăng thêm thời gian xử lý nếu cần thiết. ðặt mẫu trong một cái cốc hay một bình chứa, sau ñó ñặt bình chứa vào tủ sấy chân không hoặc ñặt mẫu trực tiếp vào tủ sấy chân không. Cả hai bề mặt cuối của mẫu sẽ phải ñược phơi ra. ðóng tủ sấy và bắt ñầu bơm chân không. Áp lực sẽ giảm xuống thấp hơn 1mmHg trong vòng vài phút. Duy trì chân không trong 3 giờ.

ðổ ñầy nước không có không khí vào một cái phễu tách hoặc một cái bình chứa khác. Với bơm chân không vẫn tiếp tục chạy, mở vòi nước và rút nước ñủ vào trong cốc hoặc bình chứa ñể ngập mẫu (không cho phép không tràn vào tủ sấy thông qua vòi).

ðóng vòi nước và ñể bơm chân không chạy thêm 1 giờ nữa.

ðóng vòi dẫn chân không, sau ñó tắt bơm. (Thay dầu bơm nếu ống nước chữ U không ñược sử dụng). Tháo vòi dẫn chân không ñể không khí có thể quay lại tủ sấy.

Ngâm mẫu dưới nước trong cốc trong 18 + 2 giờ.

• Trình tự thí nghiệm

Lấy mẫu ra khỏi nước, lau sạch và chuyển mẫu ñến một thùng bịt kín hay một cái bình ñể giữ mẫu ở ñộ ẩm 95% hoặc cao hơn.

Gắn mẫu bằng chất kết dính. Nếu dùng chất kết dính bịt 2 ñầu của mẫu, chuẩn bị khoảng 20 ñến 40g.

Phủ toàn bộ bề mặt ngoài mẫu bằng một vật liệu không thấm nước như tấm cao su hay nhựa. ðặt nút chai cao su kín lỗ hổng của ngăn ñể ngăn chặn hơi ẩm. Cho phép sử dụng chất kết dính ñể xử lý theo những chỉ dẫn của nhà sản xuất.

Lặp lại bước trên với nửa thứ hai của vách ngăn.

Khung giữ mẫu (có thể thay thế bằng gioăng cao su). ðặt một gioăng cao su ñã lưu hóa hình tròn ñường kính ngoài 100mm, ñường kính trong 75mm vào mỗi nửa của vách ngăn thí nghiệm. Chèn mẫu và kẹp chặt lại giữa hai nửa vách ngăn thí nghiệm cùng với nhau ñể gắn xi.

ðổ vào bên vách ngăn có chứa phần bề mặt ñỉnh của mẫu dung dịch NaCl 3%. (Phần bên kia của vách ngăn sẽ ñược kết nối với cực dương của nguồn ñiện). ðổ dung dịch 0,3N NaOH vào phần bên kia của vách ngăn (phần nối với cực dương của nguồn ñiện).

129

Nối dây chì tới cột trụ hình chuối của vách ngăn. Tạo ra các ñường dẫn ñiện ñiện áp áp dụng và các dụng cụ ñọc số liệu.. Bật nguồn ñiện, ñặt ở ñiện thê 60 + 0,1V và ghi lại kết quả ñọc ñược về dòng ñiện lúc ñầu. Nhiệt ñộ của mẫu, lưới ñiện áp dụng và các dung dịch nên giữ ở 20 - 250C tại thời ñiểm bắt ñầu thí nghiệm tức là khi nguồn ñiện ñược bật lên.

Trong suốt quá trình thí nghiệm, nhiệt ñộ không khí xung quanh vật mẫu phải ñược duy trì trong khoảng nhiệt ñộ từ 20 – 250C.

ðọc và ghi lại dòng ñiện 30 phút một lần. Nếu vôn kế ñược sử dụng cùng với ñiện trở mạch mắc rẽ ñể ñọc dòng ñiện, sử dụng các hệ số tỉ lệ phù hợp ñể ñổi kết quả vôn kế sang ampe. Mội nửa vách ngăn thí nghiệm phải ñược duy trì trong dung dịch phù hợp trong toàn bộ quá trình thí nghiệm.

Thí nghiệm sẽ hoàn thành trong 6 giờ. Tẩy mẫu. Rửa qua vách ngăn bằng nước, cạo bỏ chất kết dính còn sót lại.


Vẽ sơ ñồ dòng ñiện (ampe) theo thời gian (giây). Vẽ một ñường cong dựa trên số liệu và kết hợp với vùng dưới ñường cong ñể thu ñược ñồ thị thể hiện mối quan hệ ampe-thời gian, hay culông, của dòng ñiện chạy qua trong thời gian thí nghiệm kéo dài 6 giờ. Có thể sử dụng thiết bị xử lý dữ liệu tự ñộng ñể thể hiện sự kết hợp trong và sau thí nghiệm và thể hiện giá trị culông. Tổng dòng ñiện chạy qua là một thước ño ñộ dẫn ñiện của bê tông trong suốt quá trình thí nghiệm.

)22........22(900 36033030060300 IIIIIIxQ ++++++=

Trong ñó:

Q- Lượng ñiện chạy qua (culông)

Io- Dòng ñiện (ampe) ngay khi bật ñiện áp

It- Dòng ñiện (ampe) ở thời ñiểm t phút sau khi bật ñiện áp

Hình 3.18. Sơ ñồ ño ñiện lượng

130

Nếu ñường kính mẫu khác 95mm, trị số tổng dòng ñiện chạy qua phải ñược ñiều chỉnh bằng cách nhân các giá trị này với một tỷ lệ diện tích mặt cắt ngang của mẫu tiêu chuẩn và mẫu thực tế. Cụ thể là:

20 )

75.3(

αα xQQ =

Trong ñó:

Q0- Tổng số dòng ñiện (culông) chạy qua mẫu ñường kính 95 mm.

Qa- Tổng số dòng ñiện (culông) chạy qua mẫu ñường kính a

α- ðường kính của mẫu không tiêu chuẩn.

Các yếu tố tác ñộng tới sự thẩm thấu ion clo bao gồm: tỷ lệ xi măng – nước, sự có mặt của phụ gia polime, tuổi của mẫu, hệ thống lỗ rỗng khí, loại cốt liệu, mức ñộ cố kết, kiểu bảo dưỡng.s


1. Trình bày các thí nghiệm xác ñịnh các chỉ tiêu kỹ thuật của bê tông xi măng

theo TCVN;

2. Trình bày các thí nghiệm xác ñịnh các chỉ tiêu kỹ thuật của bê tông xi măng

theo ASTM và AASHTO.

Chương 4

131

THÍ NGHIỆM BITUM XÂY DỰNG ðƯỜNG Ô TÔ

1. Các chỉ tiêu kỹ thuật của bitum dầu mỏ

Bitum dầu mỏ là chất dính kết hữu cơ chính dùng trong xây dựng ñường. ðó là sản phẩm thu ñược sau cùng của ngành công nghiệp chế biến dầu mỏ. Thành phần của nó là hỗn hợp phức tạp của các hyñrô cácbua cao phân tử dạng ankan CnH2n + 2, anken CnH2n , hydrocacbua thơm mạch vòng CnH2n-6 và các dẫn xuất của chúng với O, N và S.

Bitum dầu mỏ ñược sử dụng dưới 4 hình thức: bitum ñặc quánh, bitum lỏng, nhũ tương bitum và bitum mầu.

Mác của bitum quánh ñược quy ñịnh theo cấp ñộ kim lún của gồm 5 mác, tương ứng với 5 cấp ñộ kim lún là: 40/60; 60/70; 70/100; 100/150; 150/250.

Chất lượng của bitum quánh dùng trong xây dựng ñường bộ ñược quy

ñịnh ñánh giá theo 10 chỉ tiêu kỹ thuật tương ứng với 5 mác của bitum dẫn ra

ở bảng 4.1.

2. Quy tắc lấy mẫu thí nghiệm và chuẩn bị theo 22TCN 231-96

Khối lượng lấy mẫu thử ñược ghi ở bảng sau.

Bảng 4.2

Chất dính kết bitum Mẫu chính Mẫu phụ

Các loại nhựa ñặc và nhựa lỏng 4kg 2kg

Các loại nhũ tương ñường 6kg 3kg

Các mẫu phải lấy cùng ở vị trí và có cùng một tính chất như nhau. Mẫu chính ñược dùng cho thí nghiệm. Mẫu phụ ñược lưu giữ lại ñể dùng làm các thí nghiệm bổ sung khi cần thiết.

Theo 22TCN 231 - 96 nhựa ñặc nhập vào Việt Nam thường theo dạng thùng 130 - 150kg. Số lượng mẫu ñược lấy theo quy ñịnh lựa chọn ngẫu nhiên theo khối lượng lô hàng. Lô hàng từ 25 tấn ñến 20 vạn tấn lấy từ 1 - 10 mẫu thử. Với nhựa bồn, từng bồn lấy 1 mẫu từ 2,5 - 3,0kg.

Trước khi thí nghiệm, loại bỏ các tạp chất có trong mẫu bằng cách chọn lọc qua rây 0,5mm ñể loại bỏ phần cặn ở trên dây. Nhiệt ñộ lọc nhựa và chế bị nhựa vào khuôn ñược quy ñịnh như sau:

- Bitum ñặc các loại : 1100C - 1600C

- Bitum lỏng các loại: 180C - 300C

- Nhũ tương bitum: 180C - 300C

3. Thí nghiệm các chỉ tiêu của bitum dầu mỏ theo 22TCN 279-01

132

H ×nh 1 . d ô n g cô ® o ® é k im ló n n h ùa ® −ê n g

VÝt th¸o l¾p kim

Hép ®ùng nhùa ®−êng

Bµn chia ®é

Nóm h·m , m ë k im

Thanh t¶ i träng

K im

NhiÖt kÕ

Thanh r¨ng

Trôc dÉn h−íng

G i¸ ®ì

® Õ

v Êu tú tay

Nóm ®iÒu chØnh kim ®ång hå

Kim ®ång hå

0.1 m m

Nhùa ®−êng

0.0

Hép ®ùng n−íc æn nhiÖt

K hèi kª

1,00 to 1,02m m

8 40' to 9 40'0,14 to 0 ,16 m m

xÊp xØ 6 ,35 m mK ho¶ng 50 m m

C Êu t ¹ o k im x u y ªn

Hình 4.1. Dụng cụ ño ñộ kim lún của bitum

Chú thích: tiêu chuẩn này ñượclấy theo tiêu chuẩn AASHTO và ASTM

3.1 ðộ kim lún của bitum (AASHTO T49; ASTM D5)

ðộ kim lún của bitum là ñộ lún tính bằng phần mười milimet mà một kim tiêu chuẩn xuyên thẳng ñứng vào mẫu bitum trong ñiều kiện nhiệt ñộ, thời gian và tải trọng quy ñịnh.

Phương pháp này dùng ñể xác ñịnh ñộ kim lún của bitum ñặc có ñộ kim lún ñến 350, của bitum lỏng sau khi ñã chưng cất ñến 3600C và của nhũ tương bitum sau khi ñã tách nước.


Thiết bị ño ñộ kim lún: là một thiết bị chuẩn cho phép trục xuyên chuyển ñộng lên xuống dễ dàng không có ảnh hưởng của ma sát. Có một ñồng hồ ño xuyên khắc vạch và kim ñồng hồ ñể xác ñịnh dễ dàng và chính xác ñộ lún của kim xuyên ñến 0,1mm. (hình 4.1);

Kim xuyên ñược chế tạo từ thép ñã tôi cứng và không gỉ và có thể hiệu chỉnh ñể trọng lượng của kim và trục là 50 ± 0,05g. Khi thí nghiệm, trục, kim sẽ ñược gia tải bằng một vật nặng ñảm bảo tổng trọng lượng (kim, trục, vật nặng) là 100 ± 0,1g. Kim xuyên tiêu chuẩn có chiều dài khoảng 50mm (2in.), ñường kính kim (1 - 1,02mm) và ñầu hình côn của kim tạo góc 8,7o - 9,7 o.

Mũ kim xuyên có ñường kính 3,2 ± 0,05mm, dài 38 ± 1mm. Ở cuối của mũ kim xuyên có khoan lỗ hay làm phẳng cạnh ñể ñiều chỉnh trọng lượng.

133

Cốc bằng kim loại hình trụ ñáy phẳng, có nắp ñậy, các kích thước chủ yếu như sau: ñường kính 55mm, sâu 35mm dùng cho bitum có ñộ kim lún ≤ 200 (dung tích quy ước 90 ml), ñường kính 70mm, sâu 45mm dùng cho bitum có ñộ kim lún > 200 (dung tích quy ước 175 ml).

Chậu ñựng nước(bồn nước bảo ôn nhiệt):

Thể tích nước trong chậu không ñược nhỏ hơn 10 lít. Chiều cao của chậu không ñược nhỏ hơn 200mm. Nước trong chậu phải sạch, không chứa dầu và chất hữu cơ. Tốt nhất là dùng nước cất ñã khử ion. Khi không có bồn ñiều chỉnh nhiệt ñộ tự ñộng thì khi thí nghiệm phải chuẩn bị sẵn nước ñá và nước sôi ñể ñiều chỉnh nhiệt ñộ nước trong chậu hoặc bồn tự tạo cùng với nhiệt kế.

Bồn nước bảo ôn nhiệt 25 ± 0,10C có dung tích không nhỏ hơn 10 lít, trong bồn có có giá ñỡ ñặt cách ñáy không nhỏ hơn 50mm và sao cho mặt mẫu sau khi kê trên giá ngập dưới mặt nước ít nhất 100mm.

Bình hình trụ, ñáy phẳng bằng kim loại, hoặc thuỷ tinh chắc chắn. ðường kính trong của bình không ñược nhỏ hơn 90mm, ñộ sâu của bình không ñược nhỏ hơn 55mm.

Nhiệt kế thuỷ tinh 500C ñược chuẩn hoá có vạch chia sai số tối ña 0,10C.

ðồng hồ ñiện tử hoặc cơ khí bấm giây, bảo ñảm ño ñược ñến 0,1s và có ñộ chính xác ± 0,1s trong một phút.

Bếp ga, bếp ñiện hoặc bếp dầu hoả ñể ñun nóng chảy bitum.

Thiết bị ñiều hoà nhiệt ñộ trong phòng.

3.1.2 Chuẩn bị mẫu

Mẫu bitum thí nghiệm ñược ñun nóng cẩn thận ñể không nóng cục bộ cho ñến khi chảy lỏng nhưng không ñược cao hơn 90oC so với nhiệt ñộ hoá mềm. Khuấy liên tục ñể tránh tạo bọt khí và không ñun mẫu quá 30 phút.

Rót bitum vào các cốc chứa mẫu ñến cách miệng cốc khoảng 5mm. ðậy nắp

ñể chống nhiễm bẩn. ðể nguội trong không khí ở nhiệt ñộ không quá 30oC và

không nhỏ hơn 15oC với thời gian từ 1 ñến 1,5 giờ ñối với cốc có dung tích 90ml và từ 1,5 ñến 2 giờ ñối với cốc có dung tích 175ml. Nếu nhiệt ñộ tự nhiên của không khí trong phòng thí nghiệm không ñạt trong khoảng nêu trên, phải sử dụng ñiều hoà nhiệt ñộ.

Trong trường hợp không có bồn bảo ôn mẫu tự ñộng thì có thể dùng nước ñá và nước sôi ñể duy trì nhiệt ñộ của nước trong chậu là 25oC. Ngâm các cốc chứa bitum vào chậu nước trong thời gian từ 1 giờ ñến 1,5 giờ với cốc có dung tích quy ước 90ml và từ 1,5 giờ ñến 2 giờ với cốc có dung tích quy ước 175ml với ñiều kiện mặt mẫu phải ngập dưới mặt nước ít nhất 100mm và ñáy cốc phải kê cách ñáy chậu là 50mm.

3.1.3 Tiến hành thử

Kiểm tra ñể bảo ñảm chắc chắn rằng thiết bị xuyên ổn ñịnh, bằng phẳng. Lau sạch kim bằng giẻ mềm có tẩm dung môi phù hợp (hoặc dầu hoả). Lau khô kim

134

bằng giẻ mềm, lắp kim vào trục, lắp quả gia tải ñể ñảm bảo tổng tải trọng là 100 ± 0,1g.

Bảng 4.1. Tiêu chuẩn kỹ thuật bitum ñặc dùng cho ñường bộ

Trị số tiêu chuẩn theo cấp ñộ kim lún (mác) TT Các chỉ tiêu kỹ thuật ðơn vị

40/60 60/70 70/100 100/150 150/250 1 ðộ kim lún ở 25oC

Penetration at 25 Deg C 0.1mm 40-60 60-70 70-100 100-150 150-250

2 ðộ kéo dài ở 25oC Ductility at 25 Deg C

cm min .100

3 Nhiệt ñộ hoá mềm (Phương pháp vòng và bi) Softening Point (Ring and Ball Method)

oC 49-58 46-55 43-51 39-47 35-43

4 Nhiệt ñộ bắt lửa Flash Point

oC min. 230 min. 220

5 Lượng tổn thất sau khi ñun nóng ở 163oC trong 5 giờ Loss on Heating for 5 hours at 163 Deg C

% max. 0,5

max. 0,8

6 Tỷ lệ ñộ kim lún của bitum sau khi ñun nóng ở 163oC trong 5 giờ so với ñộ kim lún ở 25oC Ratio of Penetration of Residue after Heating for 5 hours at 163 Deg C to Orginal

% min. 80

min. 75

min. 70 min. 65 min. 60

7 Lượng hoà tan trong tricloroêtylen Solubility in Trichloroethylene C2HCl3

% min. 99

8 Khối lượng riêng ở 25oC Specific Gravity at 25 Deg C

g/cm3 1,00-1,05

9 ðộ dính bám ñối với ñá Effect of Water on Bituminous – Coated Aggregate Using Boiling Water

cấp ñộ min. cấp 3

10 Hàm lượng Paraphin Wax Paraffin Content

% max. 2,2

135

Nếu làm ngoài ở ngoài bồn nước bảo ôn nhiệt thì dùng nước ở nhiệt ñộ thí nghiệm ñổ vào bình chứa mẫu sau ñó chuyển cốc mẫu từ chậu nước sang bình chứa mẫu sao cho cốc mẫu ngập hoàn toàn trong nước của bình chứa mẫu (ngập ít nhất 10mm). ðặt bình chứa mẫu có chứa cốc mẫu vào ñế thiết bị xuyên và tiến hành thí nghiệm ngay.

Nếu thí nghiệm ñược tiến hành trong bồn nước bảo ôn, ñặt mẫu thẳng dưới thiết bị xuyên. ðiều chỉnh sao cho ñầu mũi kim xuyên vừa chạm sát mặt mẫu. Chỉnh kim ñồng hồ ño lún về vị trí 0. Nhanh chóng mở chốt hãm ñể kim xuyên vào mẫu bitum ñồng thời bấm ñồng hồ ño thời gian. Sau 5 giây, ñóng chốt hãm và ñiều chỉnh thiết bị ñể ñọc ñược trị số ñộ kim lún.

Thí nghiệm ít nhất là 3 mũi xuyên tại các ñiểm ñồng thời cách thành cốc và cách nhau ít nhất 10mm.

- Trường hợp không tiến hành trong bồn nước bảo ôn, sau mỗi lần thí nghiệm (xuyên), phải chuyển cốc mẫu trở lại chậu nước rồi lặp lại thí nghiệm.

- ðối với mẫu thí nghiệm có ñộ kim lún ≤ 200, sau mỗi lần xuyên, có thể rút kim lên, lau sạch và khô mũi kim ñể dùng cho lần xuyên sau ñó.

- ðối với mẫu thí nghiệm có ñộ kim lún > 200, sử dụng 3 mũi kim ñể thí nghiệm liên tục ứng với 3 vị trí. Sau khi thí nghiệm xong mới rút các mũi kim lên.

Ghi chú: Các thông số nhiệt ñộ, trọng lượng kim xuyên và thời gian thí nghiệm ñộ kim lún ở các nhiệt ñộ khác theo quy ñịnh ở bảng 4.3:

Bảng 4.3

Nhiệt ñộ (oC) Khối lượng kim xuyên (gam) Thời gian (giây)

0 200 60 4 200 60

45; 46,1 50 5

3.1.4 Tính kết quả

ðộ kim lún, tính theo ñơn vị 1/10mm, là trị số nguyên trung bình của ba lần xuyên với một mẫu thử. Sai số cho phép giữa các lần ño không ñược vượt quá các số liệu ở bảng 4.4. Nếu vượt quá các giá trị này, phải làm lại thí nghiệm.

Bảng 4.4. Sai số cho phép giữa các lần ño

ðộ kim lún 0 ÷÷÷÷ 49 50 ÷÷÷÷ 149 150÷÷÷÷ 249 250 ÷÷÷÷ 500

Hiệu số giữa trị số cao nhất và thấp nhất của 1 mẫu thí nghiệm

≤ 2 ≤ 4 ≤ 12 ≤ 20

3.2 . ðộ kéo dài của bitum (AASHTO T51, ASTM D113)

ðộ kéo dài của bitum là khoảng cách ño ñược, tính bằng ñơn vị centimet, từ thời ñiểm bắt ñầu mẫu bị kéo dài ra cho ñến khi vừa ñứt trong ñiều kiện vận tốc và nhiệt ñộ qui ñịnh.

136

Lç ®Ó mãc vµo gi¸ ®ì

Hình 4.2. Khuôn tạo mẫu

Phương pháp này áp dụng cho bitum ñặc, của bitum lỏng sau khi ñã chưng cất tới 360oC và của nhũ tương bitum sau khi ñã tách nước.


3 khuôn chuẩn ñược chế tạo bằng vật liệu ñồng, tấm ñáy của khuôn phẳng và nhẵn ñể khuôn tiếp xúc hoàn toàn với ñáy.

Bồn nước bảo ôn nhiệt nhằm duy trì nhiệt ñộ của nước theo qui ñịnh, không sai khác quá ± 0,10C. Thể tích của nước trong bình không ñược nhỏ hơn 10 lít, nước trong bình phải sạch, không ñược chứa dầu, vôi và các chất hữu cơ khác. Khuôn mẫu sẽ ñược giữ trên tấm kim loại có khoan lỗ ñặt trong bình bảo ñảm cho mẫu cách ñáy bình 50mm và cách mặt nước không nhỏ hơn 100mm.

Máy thí nghiệm ñược chế tạo bảo ñảm vận tốc kéo mẫu ổn ñịnh, không thay ñổi theo qui ñịnh, máy có ñộ ổn ñịnh lớn, không rung trong quá trình thí nghiệm. Nhiệt kế có vạch chia sai số tối ña 0,10C.

Bếp ñiện hoặc bếp ga ñể ñun chảy bitum.

Cốc chứa bitum, có thể dùng ñể ñựng bitum khi ñun nóng chảy.

Dao gọt loại phẳng, bản rộng ít nhất là 38mm dùng ñể cắt bitum tách ra khỏi khuôn.

3.2.2 Chuẩn bị mẫu thử

Xoa ñều vadơlin vào tấm ñáy và mặt trong của hai mảnh khuôn nhỏ phía bên hông, lắp khuôn vào tấm ñáy. ðun nóng chảy bitum. Duy trì nhiệt ñộ tối thiểu ñể hoá lỏng hoàn toàn bitum trong cốc chứa. Tránh ñun nóng cục bộ, khuấy ñều bitum lỏng tránh tạo bọt khí.

Rót ñều bitum lỏng sau khi ñã lọc qua rây No50 (300µm) vào khuôn sao cho bitum chảy thành dòng từ sau ra trước và từ ñầu này ñến ñầu kia của khuôn cho ñến khi ñầy quá mặt khuôn. ðể nguội mẫu ở nhiệt ñộ trong phòng khoảng 30 - 40 phút. Sau ñó ñặt toàn bộ khuôn mẫu vào trong bồn nước bảo ôn, duy trì ở nhiệt ñộ qui ñịnh trong thời gian 30 phút. Lấy khuôn mẫu ra khỏi bồn, dùng dao ñã hơ nóng gọt cẩn thận phần bitum thừa trên mặt mẫu sao cho bằng mặt.

137

ðặt mẫu trở lại bồn bảo ôn, duy trì ở nhiệt ñộ qui ñịnh trong thời gian 85 – 90 phút. Sau ñó nhấc mẫu ra, tháo tấm ñáy và các mặt khuôn xung quanh và thí nghiệm ngay.


Trong khi thí nghiệm nước ở trong thùng máy phải ở nhiệt ñộ tiêu chuẩn qui ñịnh, lượng nước phải bảo ñảm ngập cả mặt trên và mặt dưới của mẫu 25mm.

Lắp mẫu vào máy, ñóng công tắc cho máy kéo dài làm việc, theo dõi ñể ñọc và ghi trị số kéo dài của mẫu tại thời ñiểm mẫu bị ñứt. (Tại thời ñiểm ñọc, tiết diện sợi chỉ bitum gần như bằng không).

Nếu cần thiết có thể sử dụng một dung dịch nào ñó như NaCl hoặc methylic thay cho nước ở thùng máy, ñiều chỉnh trọng lượng riêng của dung dịch sao cho bitum không nổi lên bề mặt và cũng không chìm xuống ñáy thùng máy trong thời gian thử nghiệm.

ðộ kéo dài (tính theo cm) là trị số trung bình của kết quả ñọc sau 3 lần thí nghiệm ứng với 3 mẫu. Sai số cho phép giữa các lần thí nghiệm không ñược chênh nhau quá 10%.

3.3 . Nhiệt ñộ hóa mềm của bitum (AASHTO T53, ASTM D36)

Một viên bi thép ñặt trên mặt mẫu bitum ñược chứa trong khuôn có kích thước ñịnh sẵn và toàn bộ ñược ñặt trong một bình chứa "chất lỏng" ñun nóng với tốc ñộ qui ñịnh. Nhiệt ñộ hoá mềm của bitum là nhiệt ñộ mà ở ñó mẫu bitum ñủ mềm vì chảy dẻo ñể viên bi thép, có trọng lượng và kích thước quy ñịnh, bọc bitum rơi xuống với khoảng cách 25,4mm (01 in).

Phương pháp này nhằm xác ñịnh nhiệt ñộ hoá mềm của bitum ñặc, bitum lỏng sau khi ñã chưng cất ñến 3600C và nhũ tương bitum sau khi ñã tách nước.


2 khuôn mẫu hình vành khuyên tròn bằng ñồng có ñường kính trong 15,9 ± 0,3mm và chiều cao 6,4 ± 0,4mm ñể chứa bitum.

138

Hình 4.3. Dụng cụ thí nghiệm nhiệt ñộ hóa mềm của bitum

Khu«n mÉu ®æ nhùa

Vßng dÉn h−íng cã vÝt ®Þnh vÞ bi

Bi thÐp

Khung treo ®Ó ®Æt khu«n mÉu vµ bi

NhiÖt kÕ thuû ng©n

B×nh thuû tinh cã v¹ch chia, dung tÝch 1000ml, chøa ethylen glycol

1

2

3

5

chi tiÕt 3

Ethylen glycol

4

2 viên bi thép tròn có ñường kính 9,5 ± 0,03mm, nặng 3,50 ± 0,05 g.

Vòng dẫn hướng của bi thép có 3 hoặc 4 vít ñể ñịnh tâm.

Khung treo ñể giữ khuôn chứa mẫu, vòng dẫn hướng và bi thép ngập lơ lửng trong bình chứa chất lỏng.

Bình thuỷ tinh chịu nhiệt có dung tích 800ml.

Bếp cồn hay dầu hoả có lưới amiăng, ñiều chỉnh ñược nhiệt ñộ.

Nhiệt kế thủy ngân 2000C, có vạch chia sai số tối ña 0,50C.

Dao dùng ñể cắt phẳng mặt mẫu bitum.

Vadơlin (glixerin) ñể bôi trơn.

Nước ñá.

"Chất lỏng" sử dụng trong thí nghiệm này có thể ñược chọn từ 1 trong 3 loại sau tuỳ theo nhiệt ñộ hoá mềm của bitum:

- Ethylene glycol: nhiệt ñộ hoá mềm của bitum từ 30 ñến 1100C và nhiệt ñộ ban ñầu của nước trong bình là 5 ± 10C;

- Nước cất: nhiệt ñộ hoá mềm của bitum từ 30 ñến 800C và nhiệt ñộ ban ñầu của nước trong bình là 5 ± 10C;

- USP glyxerin: nhiệt ñộ hoá mềm của bitum từ 80 ñến 1570C và nhiệt ñộ ban ñầu của nước trong bình là 30 ± 10C. (Nội dung dưới ñây trình bày ứng với "chất lỏng" ñược chọn là Ethylene glycol)


139

ðun nóng mẫu bitum cẩn thận sao cho không ñể nóng chảy cục bộ, khuấy ñều ñể tránh tạo bọt khí. Nhiệt ñộ ñun nóng không quá 500C so với nhiệt ñộ hoá mềm dự kiến và không ñược ñun mềm quá 30 phút.

ðặt 2 vòng lên bản ñáy có bôi trơn bằng vadơlin. ðổ bitum ñã ñun vào 2 vòng cho ñầy. ðể nguội trong không khí 30 phút, sau ñó dùng dao nóng gọt phẳng mặt mẫu bitum.


ðổ ethylene glycol vào bình thuỷ tinh với chiều cao dung dịch khoảng 105 ± 3mm. Lắp khuôn mẫu, vòng dẫn hướng bi thép và nhiệt kế vào giá treo. Ngâm giá treo vào bình sao cho mặt trên khuôn mẫu cách mặt trên của dung dịch lớn hơn 50mm và mặt dưới mẫu cách ñáy ñúng 5,08mm. Treo nhiệt kế sao cho bầu thuỷ ngân ngang ñáy vòng mẫu nhưng không chạm vòng.

Duy trì nhịêt ñộ của dung dịch trong bình có chứa vòng mẫu ở nhiệt ñộ quy ñịnh 10C trong 15 phút bằng cách thích hợp (ñể bình trong thùng nước ñá). Sau ñó dùng panh kẹp ñưa viên bi ñã làm lạnh trước ñó vào vị trí vòng dẫn hướng ñặt phía trên khuôn mẫu. Nới các vít của vòng dẫn hướng sao cho viên bi nằm ñúng ở giữa mặt mẫu.

Gia nhiệt ở ñáy bình với tốc ñộ ổn ñịnh 10C ± 0,5 0C/phút. Tất cả thí nghiệm mà trong ñó việc tăng nhiệt ñộ quá giới hạn cho phép ở trên ñều bị loại.

Ghi lại nhiệt ñộ hoá mềm của mỗi một trong 2 vòng và bi mà ở thời ñiểm ñó viên bi bọc bitum rơi chạm tới tấm ñáy của giá treo.


Kết quả lấy chính xác tới 0,50C là trung bình nhiệt ñộ hoá mềm của 2 vòng và bi. Nếu sự chênh lệch về nhiệt ñộ hóa mềm của 2 vòng và bi (trong 1 lần thí nghiệm) sai khác quá 10C ñối với nước và 20C ñối với ethylene glycol thì phải làm lại thí nghiệm. Trong kết quả phải ghi rõ loại dung dịch nào ñược sử dụng. Kết quả thí nghiệm nhiệt ñộ hoá mềm khi sử dụng ethylene glycol sai khác so với sử dụng nước cất theo công thức:

SP(nước) = 0,974118 x SP(ethylene glycol) - 1,444590C

3.4 . Nhiệt ñộ bắt lửa, nhiệt ñộ bốc cháy của bitum (AASHTO T48, ASTM D92)

Nhiệt ñộ bắt lửa là ñiểm nhiệt ñộ thấp nhất tại áp suất khí quyển 760mm Hg mà ở ñó ngọn lửa thí nghiệm làm cho mẫu bốc hơi và cháy dưới ñiều kiện quy ñịnh của thí nghiệm.

Nhiệt ñộ bốc cháy là ñiểm nhiệt ñộ thấp nhất trong ñiều kiện thí nghiệm mà tại ñó mẫu bị cháy trong thời gian 5 giây.


140

Giá ñỡ tiêu chuẩn có các vị trí ñể ñặt cốc mẫu, nhiệt kế, có bộ phận gia nhiệt phía trước (bếp ga, ñèn cồn);

Cốc mẫu chuẩn bằng ñồng có ñường kính trong 63 ± 1mm, chiều sâu 33 ± 1mm;

Nhiệt kế ño ñược tới 400oC, có vạch chia sai số tối ña 0,50C;



Rửa sạch và làm khô cốc mẫu. ðặt cốc mẫu vào vị trí ñịnh vị trên giá ñỡ. Lắp nhiệt kế vào giá ñỡ ở vị trí thẳng ñứng tại tâm của cốc, bảo ñảm ñáy bầu nhiệt kế cách ñáy cốc 6 - 7mm.

ðổ mẫu bitum thí nghiệm ñã hâm nóng thành dạng lỏng vào cốc mẫu với chiều cao thấp hơn miệng cốc 9 - 10mm. ðể mẫu nguội và ổn ñịnh ở nhiệt ñộ bình thường trong thời gian 30 phút với bitum ñặc.


Châm lửa ñèn ñốt thí nghiệm, ñiều chỉnh ngọn lửa ñể ñạt ñược tốc ñộ gia nhiệt 14oC - 17oC / phút cho ñến khi nhiệt ñộ của mẫu tăng xấp xỉ dưới nhiệt ñộ bốc

cháy 56oC (hoặc khi nhiệt ñộ của mẫu ñạt xấp xỉ 120oC). Sau ñó hạ lửa từ từ ñể tốc ñộ gia nhiệt chỉ còn 5oC - 6oC / phút trong suốt quá trình còn lại.

Khi nhiệt ñộ của mẫu tăng xấp xỉ ñến ñiểm dưới nhiệt ñộ bốc cháy 28oC (hoặc

khi nhiệt ñộ của mẫu ñạt xấp xỉ 150oC) thì bắt ñầu phóng lửa hoặc hơ que lửa trên mặt mẫu bitum không cao hơn 2mm trên mép trên của cốc. Có thể cho ngọn lửa ñi theo ñường thẳng hay ñường vòng tròn có bán kính không nhỏ hơn 150mm và ñi theo một hướng. Lặp lại thao tác tại các thời ñiểm khi nhiệt ñộ mầu tăng lên từng

2oC (hoặc 20 giây 1 lần).

Cứ làm như vậy và quan sát ñến khi nào ngọn lửa ñi qua mặt mẫu bitum làm bốc lên một ngọn lửa xanh mà khi rút que ra (hoặc ngừng phóng lửa) thì ngọn lửa xanh tắt ngay thì ghi lại nhiệt ñộ. ðó là nhiệt ñộ bắt lửa.

Nếu muốn tìm thêm nhiệt ñộ bốc cháy thì tiếp tục gia nhiệt với tốc ñộ 5 – 6 oC/phút và lặp lại các thao tác như trên. Khi nào ngọn lửa xanh xuất hiện trên bề mặt mẫu bi tum và tồn tại ít nhất là 5 giây thì ghi lại nhiệt ñộ. ðó là nhiệt ñộ bốc cháy.


Nhiệt ñộ bắt lửa và nhiệt ñộ bốc cháy ñược báo cáo chính xác tới 2oC. Trong trường hợp áp suất không khí tại thời ñiểm thí nghiệm khác 760mmHg, việc hiệu chỉnh nhiệt ñộ bắt lửa và nhiệt ñộ bốc cháy ñược thực hiện theo công thức sau:

T = C + 0,03 (760 - P) , oC

Trong ñó:

T- nhiệt ñộ bắt lửa hoặc nhiệt ñộ bốc cháy hiệu chỉnh;

141

C- nhiệt ñộ bắt lửa hoặc nhiệt ñộ bốc cháy tại thời ñiểm thí nghiệm chính xác ñến 2oC;

P- áp suất khí quyển tại thời ñiểm thí nghiệm.

3.5 . Lượng tổn thất sau khi ñun nóng bitum (AASHTO T47, ASTM D6)

Tổn thất về khối lượng ñược xác ñịnh bằng sự so sánh trước và sau khi ñun 50g bitum ñựng trong một hộp có ñường kính 55mm trong 5 giờ ở 163oC.

Phương pháp kiểm tra này chỉ cung cấp giá trị tương ñối về khả năng bay hơi của bitum dưới các ñiều kiện kiểm tra.


Lò sấy ñiện có thể tăng ñược nhiệt lên tới 180oC; Ngoài ra, nó còn phải thoả mãn những yêu cầu sau:

- Lò sấy có hình chữ nhật với kích thước mỗi chiều bên trong nhỏ nhất là 13in (330mm). Lò sấy có một cửa trước có bản lề khít.

- Cửa phía trước của lò sấy chứa một cửa sổ có kích thước ít nhất là 100 x 100mm gồm 2 tấm kính cách nhau 1 khoảng không. Một nhiệt kế thẳng ñứng ñặt ở vị trí xác ñịnh trong khoảng không gữa 2 tấm kính cho phép ñọc nhiệt ñộ mà không cần mở cửa lò sấy. Lò sấy có thể có 1 cửa thuỷ tinh ñể có thể theo dõi diễn biến của quá trình.

- Lò sấy phải có bộ phận thông hơi thích hợp ñể ñối lưu không khí. Xem hình 5.

Giá quay hình tròn bằng kim loại. Giá ñược treo lên 1 trục thẳng ñứng ở giữa tâm lò sấy. Giá quay bằng cơ học với tốc ñộ 5 ÷ 6 vòng/phút.

Nhiệt kế thủy ngân 2000C, có vạch chia sai số tối ña 0,50C.

Cốc mẫu bằng kim loại hoặc thuỷ tinh hình trụ có ñáy phẳng và kích thước bên trong của nó là: ñường kính 55mm, sâu 35mm.

3.5.2 Chuẩn bị mẫu

Mẫu ñược khuấy và lắc ñều hay làm ấm lên nếu cần. Kiểm tra mẫu thí nghiệm, nếu có lẫn nước, cần tách nước bằng phương pháp thích hợp trước khi thí nghiệm sự tổn thất trong quá trình ñun nóng hoặc thay thế bằng những mẫu khác không có nước.


Cân chính xác tới 0,01g khối lượng của hộp ñựng mẫu (A). Cho 50g bitum vào hộp ñựng mẫu. Làm mát mẫu ở nhiệt ñộ trong phòng trước khi cân khối lượng ban ñầu. Cân chính xác tới 0,01g khối lượng của cả mẫu và cốc mẫu (B). Gia nhiệt

lò sấy ñến 163oC. ðặt cốc mẫu vào giá quay trong lò sấy. ðóng cửa lò sấy và bật máy ñể giá chứa mẫu quay với tốc ñộ 5÷6 vòng/phút. Giữ nhiệt ñộ ở 163 ± 1oC trong 5 giờ. Thời gian 5 giờ này bắt ñầu tính từ khi nhiệt ñộ ñạt tới 162oC và không ñược ñể mẫu trong lò sấy quá 15 phút (tổng cộng quá 5 giờ 15 phút).

142

Kết thúc giai ñoạn sấy nóng, lấy mẫu từ trong lò sấy ñưa ra làm mát mẫu ở nhiệt ñộ trong phòng. Cân chính xác tới 0,01g khối lượng của hộp và mẫu (C).

Xác ñịnh nhiệt ñộ bằng một nhiệt kế ñược ñỡ bởi trụ của giá tròn, cách chu vi trong của giá 19mm, ñáy của bầu nhiệt kế ở cách mặt giá treo khoảng 6mm.


Lượng tổn thất sau khi ñun nóng bitum ñược tính toán theo công thức sau:

,100AB

ACBT

−−−

= %

Khi khối lượng tổn thất lớn hơn 5%, báo cáo kết quả thu ñược cần phải hiệu chỉnh theo bảng 4.5 Bảng 4.5 Trị số hiệu chỉnh tổn thất khối lượng của bitum khi ñun nóng

Lượng tổn thất thí nghiệm ñược (%)

Trị số hiệu chỉnh Số liệu báo cáo chính xác lượng tổn thất (%)

5,0 ± 0,50 4,50 ÷ 5,50 5,5 ± 0,51 4,99 ÷ 6,01 6,0 ± 0,52 5,48 ÷ 6,52 10 ± 0,60 9,40 ÷ 10,60 15 ± 0,70 14,30 ÷ 15,70

Ghi chú:

Nóm ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é

B¶ng hiÓn thÞ nhiÖt ®é

§Ìn b¸o hiÖu

C«ng t¾c

C«ng t¾c chÝnh

Bé läc khÝ

Gi¸ ®ì h×nh trßn

= 5 - 6 vßng/phótω

NhiÖt kÕ

H×nh 5. tñ sÊy ®iÖn thÝ nghiÖm l−îng tæn thÊt nhùa ®−êng

Cèc ®ùng mÉu

C¸nh cöa tñ xÊy

Hình 4.4. Tủ sấy thí nghiệm lượng tổn thất bitum

143

- ðể thí nghiệm kiểm tra các chỉ tiêu khác của bitum sau khi ñun nóng, phần bitum còn lại sau thí nghiệm ñun nóng này ñược giữ lại và sử dụng tuỳ theo các yêu cầu của tiêu chuẩn kiểm tra liên quan.

- Trong ñiều kiện bình thường, những mẫu có khoảng nhiệt ñộ bốc hơi giống như nhau có thể cùng ñược kiểm tra chung trong một lần thí nghiệm.

- Các mẫu có khoảng nhiệt ñộ bốc hơi khác nhau lớn phải ñược kiểm tra riêng.

- Khi ñộ chính xác ñòi hỏi không cao, một mẫu vật liệu nên kiểm tra 1 lần.

- Kết quả thu ñược của các mẫu có dấu hiệu sủi bọt trong quá trình kiểm tra phải ñược loại bỏ.

3.6 . Tỷ lệ ñộ kim lún của bitum sau khi ñun ở 1630C trong 5 giờ so với ñộ kim lún ở 250C (ASTM D6/D5)

ðể xác ñịnh chỉ tiêu này, cần thực hiện hai thí nghiệm ghi trong tiêu chuẩn này là:

Thí nghiệm xác ñịnh ñộ kim lún của bitum

Thí nghiệm lượng tổn thất sau khi ñun nóng bitum ở 163oC trong 5 giờ, sau ñó giữ lại mẫu nhựa ñể xác ñịnh ñộ kim lún.

ðộ kim lún của nhựa sau khi ñun Tỷ lệ ñộ kim lún của nhựa = x 100%

ðộ kim lún của nhựa ở 25oC

3.7 . Lượng hoà tan của bitum trong tricloroêtylen (AASHTO T44, ASTM D2042)

Lượng hoà tan của bitum trong tricloroêtylen, ñược tính bằng phần trăm, là tỷ số giữa khối lượng bitum tan hết trong dung môi tricloroêtylen và khối lượng nhựa ban ñầu ñưa vào dưới ñiều kiện thí nghiệm và thiết bị quy ñịnh dưới ñây.

Phương pháp này là một phép ño ñộ hoà tan của bitum ñặc có ít hoặc không có chất khoáng. Phần hoà tan ñược trong tricloroêtylen biểu thị thành phần dính kết hữu hiệu của bitum.


Bộ dụng cụ lọc bao gồm:

- Cốc nung ñược tráng men bên trong và bên ngoài trừ mặt ngoài của ñáy. Kích thước của ñường kính ở trên ñầu phải bằng 44mm và ñáy thót lại bằng 36mm ñộ sâu bằng 28mm.

- Lưới lọc bằng sợi thuỷ tinh 3,2cm.

- Bình lọc có dung tích 250ml hoặc 500ml.

- Ống lọc có ñường kính bên trong 40 - 42mm.

144

- Ống cao su hoặc bộ gá ñể giữ cho cốc ở trên ống lọc.

- Bộ dụng cụ hút chân không thích hợp với cốc có thể ñược sử dụng.

Bình chứa mẫu có dung tích 125ml.

Tủ sấy có khả năng cung cấp nhiệt ñộ 110 ± 5oC.

Bình hút ẩm.

Cân phân tích.

Dung dịch tricloroêtylen Chú ý: Tricloroêtylen là một chất ñộc nên khi thí nghiệm phải bố trí thông gió tốt.


ðặt cốc nung trên tấm ñệm bằng thuỷ tinh vào tủ sấy và sấy ở nhiệt ñộ 110 ± 5oC trong 15 phút. Sau ñó, ñể cốc nguội ñi trong bình hút ẩm và ñem cân chính xác ñến 0,1mg. Giữ cốc trong bình hút ẩm cho ñến khi sử dụng.

Chuẩn bi mẫu:

Nếu mẫu ở trạng thái ñặc thì phải gia nhiệt làm lỏng bitum nhưng không ñược cao hơn 111oC so với nhiệt ñộ hoá mềm. Thông thường, nhiệt ñộ ñể tiến hành thí nghiệm này không phải là cực hạn và nó có thể ñược tiến hành ở nhiệt ñộ không khí trong phòng thí nghiệm Tuy nhiên, ñối với phép thử tiêu chuẩn, bình và mẫu ở trạng thái dung dịch phải ñược ñặt trong thùng nước ổn nhiệt 38 ± 0,250C trong một giờ trước khi thí nghiệm lọc.

Chuyển khoảng 2g mẫu sang bình chứa mẫu ñã cân bì. ðể nguội bình và mẫu ñến nhiệt ñộ của môi trường và cân chính xác tới 1mg.

Cho 100ml tricloroêtylen vào bình từng lượng nhỏ và quấy liên tục (lắc) cho ñến khi mẫu tan hết, không còn mẫu dính vào bình. Kiểm tra vật liệu không ñược hoà tan ít nhất 15 phút.

ðặc cốc nung ñã chuẩn bị và cân trước vào trong một ống lọc. Làm ướt lưới lọc sợi thuỷ tinh bằng Tricloroêtylen rồi gạn dung dịch (bitum + tricloroêtylen) qua lưới lọc sợi thuỷ tinh của cốc nung. Có thể có hoặc không sử dụng bơm hút chân không.

Khi dung dịch ñã ñược chảy (hút) cạn qua lưới lọc, rửa bình chứa bằng một lượng nhỏ dung môi. Chuyển tất cả chất không hòa tan vào cốc nung. Tráng kỹ bình chứa, rửa chất không hòa tan trong cốc nung bằng dung môi cho ñến khi chất lọc ñược thực tế không có màu, sau ñó hút mạnh ñể lấy ñi dung môi còn sót lại.

Lấy cốc nung ra khỏi ống, rửa sạch ñáy cốc và ñặt cốc nung lên ñầu một tủ sấy hoặc trên bể hơi nước cho ñến khi hết hoàn toàn mùi tricloroêtylen.

ðặt cốc vào một tủ sấy ở nhiệt ñộ 110 ± 0,5oC trong ít nhất 20 phút, ñể nguội trong bình hút ẩm 30 ± 5 phút phút và cân. Thao tác sấy ñược lập lại cho ñến khi khối lượng không ñổi (sai số ± 0,3mg).

Các lưới lọc chỉ ñược dùng một lần.

145

3.7.3 TÝnh kÕt qu¶

Tính toán lượng hoà tan (%) từ lượng không hoà tan (%) của mẫu mẫu bitum trong dung môi như sau:

Lượng không hoà tan = a/b x 100 (%).

Lượng hoà tan = 100 - [a/b x 100] (%).

Trong ñó :

a- Lượng không hoà tan, g;

b- Tổng lượng mẫu, g.

ðối với trường hợp trị số không hòa tan nhỏ hơn 1%, báo cáo chính xác tới 0,01%; ñối với trường hợp trị số không hòa tan bằng 1% hoặc lớn hơn, báo cáo chính xác là 0,1%.

3.8 . Tỷ trọng và khối lượng riêng của bitum (AASHTO T228, ASTM D70)

Tỷ trọng của bitum là tỷ số giữa khối lượng của bitum và khối lượng của nước

có cùng một thể tích bằng nhau và ở nhiệt ñộ như nhau 25oC hoặc 15,6oC.

Khối lượng riêng của bitum là khối lượng của bitum trong một ñơn vị thể tích ở nhiệt ñộ 25oC hoặc 15,6oC. ðơn vị là g/cm3.


Bình tỷ trọng là một bình thuỷ tinh chịu nhiệt dạng hình trụ hoặc hình côn có nút thuỷ tinh ñường kính 22 - 26mm ñậy khít. Bình và nút nặng không quá 40g và có dung tích 24 - 30ml.

H×nh 6. B×nh tû träng

Nót cã lç nhá

Th©n b×nh tû träng

th«ng lªn trªn

Nhùa ®−êng

N−íc cÊt

Hình 4.5. Bình tỷ trọng

146

Chậu có thể duy trì ñược nhiệt ñộ thí nghiệm với ñộ chính xác ñến 0,1oC.

Nhiệt kế thuỷ tinh 60oC - 70oC, có vạch chia sai số tối ña 0,1oC.

Cốc thuỷ tinh có dung tích 600ml ñể chứa nước cất.

Nước cất ñã khử ion.

3.8.2 Chuẩn bị dụng cụ

ðổ nước cất vào cốc thuỷ tinh 600ml một lượng sao cho khi ngâm bình tỷ trọng vào cốc thì nước cất ngập bình ít nhất là 40mm. Ngâm cốc thuỷ tinh vào chậu nước ổn nhiệt với mức nước trong chậu sao cho thấp hơn mặt cốc và ñáy của cốc thuỷ tinh ngập ở ñộ sâu lớn hơn 100mm. Kẹp cố ñịnh cốc thuỷ tinh. Giữ nhiệt ñộ của chậu nước với sự chênh không quá 0,1oC so với nhiệt ñộ thí nghiệm.

Lau sạch và làm khô bình tỷ trọng, cân bình tỷ trọng có cả nút chính xác ñến 1mg. Gọi trị số ñọc ñó là A.

Nhấc cốc thuỷ tinh khỏi chậu nước. ðổ nước cất hoặc nước khử Ion vào ñầy bình tỷ trọng và ñậy nhẹ nút thuỷ tinh vào bình tỷ trọng. ðặt toàn bộ bình tỷ trọng vào trong cốc và ñậy chắc chắn nút bình lại. Chuyển cốc có chứa bình tỷ trọng vào chậu nước.

Giữ bình tỷ trọng trong nước với thời gian không ít hơn 30 phút. Nhấc bình tỷ trọng ra, ngay lập tức lau khô ñỉnh của nút và xung quanh bình bằng khăn khô, cân bình tỷ trọng có chứa nước cất với ñộ chính xác ñến 1mg. Gọi trị số ñọc ñó là B.

Chú ý: Việc hiệu chỉnh chỉ tương ứng với một nhiệt ñộ nhất ñịnh. Chỉ lau khô ñỉnh của nút 1 lần.

3.8.3 Tiến hành thí nghiệm

ðun mẫu bitum cẩn thận, khuấy ñều ñể tránh nóng cục bộ và khử bọt khí. ðun cho ñến khi bitum ñủ lỏng ñể có thể rót vào bình nhưng không quá 111oC so với nhiệt ñộ hoá mềm của nhựa và không lâu quá 30 phút. Rót bitum lỏng vào trong bình tỷ trọng khô, sạch, ấm khoảng 3/4 dung tích của bình rồi ñậy nút lại.

Chú ý: Không ñể cho bitum dính vào thành bình phía trên kể từ bề mặt phần nhựa rót vào, và không ñể tạo bọt trong bitum.

Duy trì nhiệt ñộ thí nghiệm cho bình tỷ trọng có chứa bitum trong thời gian lớn hơn 40 phút. Cân bình tỷ trọng có chứa bitum cả nút chính xác ñến 1mg. Gọi trị số ñọc ñó là C.

Nhấc cốc thuỷ tinh khỏi chậu nước. Mở nút bình tỷ trọng có chứa bitum, rót nước cất vào ñầy, ñậy nhẹ nút lại và tránh tạo bọt khí trong bình. Cho bình tỷ trọng trở lại cốc và ấn chặt nút bình. Chuyển toàn bộ cốc có chứa bình tỷ trọng vào trong chậu nước.

Duy trì nhiệt ñộ thí nghiệm cho bình tỷ trọng có chứa bitum trong chậu nước với thời gian lớn hơn 30 phút. Nhấc bình tỷ trọng ra, lau khô như trên và cân chính xác ñến 1mg. Gọi trị số ñọc ñó là D.


147

Tỷ trọng của bitum

Trong ñó:

A- Khối lượng của bình tỷ trọng rỗng và nút;

B- Khối lượng của bình tỷ trọng chứa ñầy nước;

C- Khối lượng của bình tỷ trọng chứa bitum;

D- Khối lượng của bình tỷ trọng có chứa bitum và nước.

Khối lượng riêng bitum, g/cm3. γnñ = ∆nñ x γn

Trong ñó: γn- Khối lượng riêng của nước, lấy theo bảng sau. Bảng 4.6 Khối lượng riêng của nước

Nhiệt ñộ thí nghiệm (oC) Khối lượng riêng của nước (g/cm3)

15,6 25

0,9990 0,9971

Kết quả thí nghiệm giữa 2 mẫu của một người thí nghiệm có ñộ chênh lệch không ñược vượt quá trị số sau:

- Thí nghiệm ở nhiệt ñộ 25oC thì chênh lệch không quá 0,002;

- Thí nghiệm ở nhiệt ñộ 15,6oC thì chênh lệch không quá 0,003.

3.9 . ðộ dính bám của bitum với ñá (ASTM D3625)

Phương pháp mô tả dưới ñây dùng ñể xác ñịnh khả năng dính bám của bitum ñối với ñá thông qua việc xác ñịnh cấp ñộ dính bám của bitum ñối với ñá sau khi ñun trong nước sôi 10 phút.

ðây là một chỉ tiêu tương ñối tổng hợp phản ánh trực tiếp khả năng dính bám của bitum ñối với ñá, phụ thuộc vào không những chất lượng của bitum mà cả chất lượng của ñá dăm.


Cốc mỏ 1000ml;

Bếp ñiện hoặc bếp ga;


Tủ sấy;

Chỉ buộc;

Giá treo mẫu.


)()( CDAB

ACn −−−

−=∆ d

148

Chọn khoảng 20 viên ñá dăm có kích cỡ 30 - 40mm, rửa sạch bằng nước. Sấy khô 10 viên ñá ở 105oC tới khi ổn ñịnh khối lượng.

Buộc dây vào từng viên ñá và ñưa vào tủ sấy ở nhiệt ñộ làm việc của bitum dùng thí nghiệm trong khoảng thời gian 60phút. Nhiệt ñộ làm việc tuỳ thuộc vào cấp ñộ kim lún của bitum, ñối với loại nhựa 60/70 là 120 - 125oC, loại nhựa 40/60 là 130 - 135oC.

Nhúng từng viên ñá vào vào bitum cũng ñã ñược ñun nóng tới nhiệt ñộ làm việc. Thời gian nhúng 15 giây.

Treo những viên ñá ñã nhúng nhựa lên giá treo trong 15 phút ñể nhựa thừa chảy bớt và ñá nguội ñi ở ñiều kiện trong phòng thí nghiệm.

Nhúng từng viên ñá vào cốc mỏ có nước cất ñun sôi trong 10 phút ± 15 giây. Trong thời gian nước sôi, viên ñá không ñược chậm vào thành cốc.

Nhấc các viên ñá ra và quan sát ngay từng viên, ñánh giá ñộ dính bám của nhựa trên mặt viên ñá theo 5 cấp quy ñịnh.

3.9.3 Báo cáo kết quả

ðộ dính bám của nhựa với ñá ñược ñánh giá theo 5 cấp như sau:

Cấp 5 – dính bám rất tốt: Màng nhựa còn lại ñầy ñủ bao bọc toàn bộ bề mặt viên ñá.

Cấp 4 – dính bám tốt: Màng nhựa lẫn vào nước sôi không ñáng kể, dộ dày mỏng của nhựa còn lại trên mặt ñá không ñều nhưng không lộ ñá.

Cấp 3 – dính bám trung bình: Cá biệt từng chỗ trên mặt ñá màng nhựa bị bong nhưng nói chung bề mặt vẫn giữ ñược màng nhựa.

Cấp 2 – dính bám kém: Màng nhựa bong ra và lẫn vào nước, mặt ñá dăm không dính với nhựa nhưng nhựa chưa nổi lên mặt nước.

Cấp 1 – dính bám rất kém: Màng nhựa bong ra khỏi viên ñá và lẫn hoàn toàn vào nước, mặt ñá dăm sạch, toàn bộ nhựa nổi lên mặt nước.

ðộ dính bám của mẫu bitum với ñá ñược xác ñịnh theo trị số trung bình ñộ dính bám của 10 viên ñá ñược dùng trong thí nghiệm. Chú ý:

- Có thể sử dụng các loại phụ gia cho bitum nhằm tăng khả năng dính bám của bitum ñối với ñá.

- Nội dung thí nghiệm và ñánh giá khả năng dính bám của bitum có phụ gia ñối với ñá cũng ñược tiến hành như trên. Kết quả báo cáo cần ghi rõ chủng loại và liều lượng phụ gia ñã dùng trong thí nghiệm.

3.10 . Hàm lượng paraphin trong bitum (theo DIN - 52015)

Lượng paraphin trong bitum bao gồm các hydrocacbon kết tinh trong hỗn hợp ete/ethanol ở âm 20oC thu ñược tuân theo một trình tự thí nghiệm tiêu chuẩn dưới ñây và có ñiểm nóng chảy trên 25oC.

3.10.1 Thiết bị và thuốc thử

149

Cân có ñộ chính xác tới ± 0,5mg;

Tủ sấy có thể ñạt tới nhiệt ñộ 150oC hoặc cao hơn;

Nhiệt kế các loại;

ðèn cấp nhiệt (bunsen);

Bồn làm lạnh;

Bộ chưng cất bao gồm: bình chưng và bình ngưng ñược nối với nhau bằng ống dẫn thuỷ tinh xuyên qua nút Lie ñậy kín;

Thẩu thuỷ tinh (bình giữ khô);

Bình lọc 500ml và bộ hút chân không;

Chậu (khay) bay hơi;

Phễu;

Miếng lọc hình tròn ñặt vào phễu;

Bình rửa bằng thuỷ tinh có vòi phun, dung tích 500ml;

Thước ño trụ;

Ete khan;

Ethanol nguyên chất;

Cồn ký thuật;

Dầu tiêu chuẩn FAM, phù hợp với tiêu chuẩn DIN 51 635;

Acetone;

Nước ñá;

Dioxide cacbone thể rắn.


Rót khoảng 25 ± 1g bitum ñã ñược ñun chảy lỏng vào trong bình chưng và cân chính xác tới 10mg (ký hiệu là mB). Lắp ñặt hệ thống chưng cất bao gồm: ñèn bunsen với lưới tản nhiệt, bình chưng, bình ngưng, bồn làm lạnh, ống dẫn thuỷ tinh và nút Lie. ðèn bunsen ñặt cách ñáy bình chưng cất 150mm. Bình ngưng ñược nhúng sâu vào trong hỗn hợp nước và ñá làm lạnh.

Nung nóng bình chưng cất bằng ngọn lửa ñèn bunsen. ðiều chỉnh ngọn lửa sao cho giọt chưng cất ñầu tiên ñược tạo ra sau 3 ñến 5 phút. Tiếp tục quan sát và ñiều chỉnh ngọn lửa ñể khống chế tốc ñộ chưng cất: cứ mỗi giây lại có một giọt từ ống dẫn rơi xuống bình ngưng. Khi không còn giọt nào nữa rơi ra trong khoảng 10 giây, tiếp tục duy trì ngọn lửa nhỏ khoảng vài phút ñến khi bình chưng cất rực ñỏ thì dừng lại. Toàn bộ quá trình chưng cất diễn ra không quá 15 phút.

Sau khi chưng cất, hâm ấm ñồng thời lắc nhẹ bình ngưng ñể chất chưng cất ñược ñồng ñều và làm nguội bình ngưng. Chú ý: không ñược chuyển chất ngưng tụ còn sót lại trong ống dẫn vào bình ngưng.

150

ðem cân chất chưng cất ñược trong bình ngưng với ñộ chính xác tới 10mg (ký hiệu là mD). Lấy một lượng sản phẩm chưng cất khoảng 2-4g, cân chính xác tới ±5mg (ký hiệu là mE) cho vào trong ống nghiệm ñể thí nghiệm tiếp theo.

Hoà tan lượng chất chưng cất trong ống nghiệm trên (lượng mE) bằng 25±1ml ete, sau ñó cho thêm vào ống nghiệm 25±1ml ethanol. ðậy kín ống nghiệm bằng nút có nhiệt kế xuyên qua (ñể ño nhiệt ñộ dung dịch) và ñặt ống nghiệm này vào một bồn làm lạnh. Nước trong bồn ñược làm lạnh bằng cách cho thêm Dioxide carbon thể rắn dạng hạt nhỏ. ðể ñảm bảo giữ ñược nhiệt ñộ của mẫu thí nghiệm ở âm 20oC thì nhiệt ñộ nước trong bồn làm lạnh cần hạ xuống tới khoảng âm 22 ± 1oC.

Chuẩn bị 20ml hỗn hợp ete và ethanol với tỉ lệ 1:1 trong bình rửa có vòi phun ñể làm chất rửa ống nghiệm. ðem nhúng bình rửa này vào trong bồn làm lạnh ñể hạ nhiệt ñộ xuống âm 20 ± 0.5oC.

ðặt phễu có một miếng lọc hình tròn vào trong bồn làm lạnh. ðổ nhanh chất chưng cất ñã kết tinh trong ống nghiệm ở âm 20 ± 0,5oC vào phễu lọc. Dùng chất rửa ñã làm lạnh ở nhiệt ñộ là âm 20 ± 0,5oC ñể rửa ống nghiệm và ñể rửa chất kết tinh nằm trên bộ lọc. Chia ñều chất rửa cho 3 lần rửa. Hỗ trợ cho quá trình lọc bằng một quá trình hút nhẹ với áp suất chân không không nhỏ hơn 50mbar. Nhiệt ñộ của mẫu ñược giữ không ñổi ở âm 20 ± 0,5oC trong suốt quá trình lọc.

Ngay khi quá trình lọc ngừng lại, dùng panh ñể lấy miếng lọc ra, và ñặt nó vào trong 1 cái phễu ñặt trên 1 khay bay hơi. Cân toàn bộ khay chính xác tới 0.5mg. Hoà tan lượng paraphin tinh chế lưu trên miếng lọc bằng cách phun cẩn thận dầu nóng FAM tiêu chuẩn lên nó. Những lượng paraphin còn dính trên nhiệt kế hoặc thành ống nghiệm cũng ñược gom lại và hoà tan theo cách trên.

Làm bay hơi hỗn hợp paraphin tinh chế ở khay bay hơi bằng cách ñặt nó trên một bồn nước và thổi một luồng khí nhẹ trên mặt khay ñể tránh không cho paraphin tinh chế còn lỏng tràn ra. Phần còn lại sau quá trình bay hơi ñược làm khô ở trong tủ sấy ở nhiệt ñộ 125 ± 5oC trong khoảng 15 ± 1 phút. Lấy paraphin tinh chế ra, ñể nguội ñến khi gần ñặc quánh thì hòa tan nó với 15ml acetone bằng cách hơ nóng nhẹ và lắc cẩn thẩn khay bay hơi.

Nhúng khay có chứa dung dịch acetone/paraphin vào trong bồn nước ổn nhiệt ở 15 ± 0,5oC và tiến hành lọc ñể tách lượng paraphin kết tinh ra. Quá trình lọc tương tự như khi tiến hành lọc dung dịch paraphin/Ete/Ethanol. Rửa khay, nhiệt kế và bô lọc vài lần bằng 30 ± 1ml acetone ñã chuẩn bị trước ở 15 ± 0,5oC. Phun cẩn thận dầu nóng FAM tiêu chuẩn lên lượng paraphin tinh chế ñược ở trên ñể hoà tan chúng, rồi chứa chúng trong bồn bay hơi ñã sử dụng ở trên. Sau ñó cho chất lỏng thu ñược bay hơi trong ñiều kiện có 1 luồng khí nhẹ ở trên bồn nước.

Làm khô toàn bộ lượng paraphin kết tinh thu ñược ỏ trên bằng cách ñể chúng vào tủ sấy ở nhiệt ñộ 125 ± 5oC trong khoảng 15 ± 1 phút. Sau khi làm nguội chúng trong bình giữ khô, cân xác ñịnh khối lượng với ñộ chính xác tới 0,5mg (gọi là khối lượng mA). Nếu khối lượng (mA) không nằm trong khoảng 50 tới 100 mg phải tiến hành lại thí nghiệm bằng cách thay ñổi lượng chưng cất ban ñầu (mE).

Xác ñịnh ñiểm ñông ñặc của paraphin bằng nhiệt kế xoay, phù hợp với tiêu chuẩn DIN 51 556 và báo cáo kết quả thí nghiệm.

151


Tính hàm lượng paraphin trong mỗi mẫu thí nghiệm theo phần trăm khối lượng (%) theo công thưc sau:

Trong ñó:

C- Hàm lượng paraphin, %;

mB- Khối lượng mẫu ban ñầu ñem chưng cất, g;

mD- Khối lượng sản phẩm thu ñược sau chưng cất, g;

mE- Khối lượng sản phẩm chưng cất ñem thí nghiệm tiếp ñể tách paraphin, g;

mA- Khối lượng paraphin thu ñược, g.

Nếu kết quả thu ñược từ hai mẫu thí nghiệm không khác nhau quá 0.3% khối lượng thì lấy giá trị trung bình của kết quả hai mẫu. Ngược lại, cần tiến hành thí nghiệm 1 mẫu thứ 3 có khối lượng bitum là 25g và lấy trị số trung bình của hai kết quả gần nhau nhất nhưng với ñiều kiện kết quả của 2 mẫu này cũng không ñược chênh lệch nhau quá 0.3% khối lượng. Nếu kết quả của 2 mẫu thí nghiệm ñầu cùng chênh lệch ñều về hai phía so kết quả của mẫu thứ ba thì lấy kết quả của mẫu thứ 3.

Nếu không thể thu ñược giá trị trung bình từ 3 mẫu thí nghiệm trên trong những ñiều kiện xác ñịnh (ñiều kiện 4.2 không thoả mãn) thì loại bỏ cả kết quả của 3 mẫu ñó và tiến hành lại với 2 mẫu thí nghiệm mới.

Giá trị hàm lượng paraphin tính bằng phần trăm khối lượng, lấy ñến 1 số thập phân.

,%100×××

=mEmB

mAmDC

60 m

m

220

161

max

140

3

20

èng dÉn

§Öm kh«ng khÝ

MiÖng phÔu èng nghiÖm

B×nh chøa chÊtláng lµm l¹nh

N−íc ®¸

H×nh 7. s¬ ®å bè trÝ hÖ thèng ch−ng cÊt

§ai b¶o vÖ

B×nh ch−ng

§Ìn bunsen

èng dÉn thuû tinh

B×nh ng−ngL−íi t¶n nhiÖt

MiÕng läc

Hình 4.6. Sơ ñồ bố trí hệ thống chưng cất

153


1. Trình bày quy tắc lấy mẫu và chuẩn bị mẫu thí nghiệm;

2. Trình bày các phương pháp thí nghiệm xác ñịnh các chỉ tiêu kỹ thuật của bitum dầu mỏ.

Chương 5

THÍ NGHIỆM BÊ TÔNG ÁT PHAN

1. Các chỉ tiêu kỹ thuật của bê tông át phan

Bê tông át phan là vật liệu ñá nhân tạo, nhận ñược bằng cách làm rắn chắc hỗn hợp hợp lý của ñá dăm, cát, bột khoáng và bitum.

Căn cứ vào phương pháp thi công, có thể chia thành bê tông át phan rải nóng, rải ấm và rải nguội. Theo ñộ rỗng còn dư, chia thành bê tông át phan chặt (r = 3 - 6%), bê tông át phan rỗng (r > 6%). Tùy theo chất lượng vật liệu khoáng ñể chế tạo hỗn hợp, bê tông át phan có thể ñược phân ra hai loại: loại I và loại II.

Bê tông át phan loại II chỉ ñược dùng cho lớp mặt của ñường cấp IV trở xuống hoặc dùng các lớp dưới của mặt ñường bê tông 2 lớp hoặc dùng cho phần ñường dành cho xe ñạp, xe máy, xe thô sơ.

Các chỉ tiêu cơ lý của bê tông át phan rải nóng phải thoả mãn các yêu cầu qui ñịnh trong bảng 5.1 và 5.2.

Bảng 5.1. Yêu cầu về các chỉ tiêu cơ lý của bê tông át phan chặt

Yêu cầu ñối với bê tông át phan loại TT Các chỉ tiêu

I II

Phương pháp thí nghiệm

(1) (2) (3) (4) (5)

a) Thí nghiệm theo mẫu nên hình trụ

1 ðộ rỗng cốt liệu khoáng chất, % thể tích 15-19 15-21

2 ðộ rỗng còn dư, % theo thể tích 3-6 3-6

3 ðộ ngậm nước, % theo thể tích 1,5-3,5 1,5-4,5

4 ðộ nở, % theo thể tích, không lớn hơn 0,5 1

5 Cường ñộ chịu nén, daN/cm2 ở nhiệt ñộ

+ 200C không nhỏ hơn

+ 500C không nhỏ hơn

35

14

25

12

6 Hệ số ổn ñịnh nước, không nhỏ hơn 0,90 0,85

Quy trình thí nghiệm bê

tông át phan 22TCN 62-

84

154

7 Hệ số ổn ñịnh nước, khi cho ngậm nước trong 15 ngày ñêm, không nhỏ hơn

0,85 0,75

8 ðộ nở, % thể tích khi cho ngậm nước trong 15 ngày ñêm, không lớn hơn

1,5 1,8

(1) (2) (3) (4) (5)

b) Thí nghiệm theo phương pháp Mác san (mẫu ñầm 75 cú mỗi mặt)

1 ðộ ổn ñịnh ở 600C, kN, không nhỏ hơn 8,00 7,50

2 Chỉ số dẻo quy ước ứng với S = 8kN.mm nhỏ hơn hay bằng

4,0 4,0

3 Thương số Mác san

ðộ ổn ñịnh kN

Chỉ số dẻo quy ước m

min 2,0

max 5,0

min 1,8

max 5,0

4 ðộ ổn ñịnh còn lại sau khi ngâm mẫu ở 600C, 24h so với ñộ ổn ñịnh ban ñầu, % lớn hơn

75 75

5 ðộ rỗng bê tông át phan 3-6 3-6

6 ðộ rỗng cốt liệu 14-18 14-20

AASHTO T245 hoặc ASTM D1

559

c) Chỉ tiêu khác

1 ðộ dính bám của bitum ñối với ñá khá ñạt yêu cầu

QT 22TCN 62-

84

Ghi chú: có thể sử dụng một trong hai phương pháp thí nghiệm a hoặc b

Bảng 5.2. Yêu cầu về các chỉ tiêu cơ lý của bê tông át phan rỗng

TT Các chỉ tiêu Trị số

quy ñịnh

Phương pháp thí nghiệm

1 ðộ rỗng của cốt liệu khoáng, % thể tích không lớn hơn

24

2 ðộ rỗng còn dư, % thể tích > 6-10

3 ðộ ngậm nước, % thể tích 3-9

4 ðộ nở, % thể tích không lớn hơn 1,5

5 Hệ số ổn ñịnh nước, không nhỏ hơn 0,70

6 Hệ số ổn ñịnh nước, khi cho ngâm nước trong 15 ngày ñêm, không nhỏ hơn

0,60

Quy trình thí nghiệm bê

tông át phan 22TCN 62-

84

155

2. Phương pháp thí nghiệm các chỉ tiêu của bê tông át phan theo 22TCN62-84 (tiêu chuẩn ngành của Bộ GTVT)

2.1 Phương pháp chế tạo mẫu thử

2.1.1 Phương pháp trộn hoặc lấy mẫu hỗn hợp bê tông át phan

a) Phương pháp trộn hỗn hợp bê tông át phan trong phòng thí nghiệm Sấy khô ñá, cát, bột khoáng và khử hết nước còn lẫn trong bitum rồi cân từng

thành phần theo ñúng liều lượng ñã qui ñịnh. ðựng các cốt liệu vào một cái chậu hay khay men và ñựng bitum vào một cái bát riêng rồi sấy hay ñốt nóng từng loại ñến nhiệt ñộ qui ñịnh.

Dùng bay trộn tất cả các cốt liệu với bitum. Sau ñó ñổ hỗn hợp vào máy trộn và trộn cho ñến khi hỗn hợp thật ñồng ñều. Thời gian cần thiết ñể trộn ñược xác ñịnh thông qua thí nghiệm thực tế thường khoảng từ 3 – 6 phút. ðối với mỗi loại hỗn hợp cần giữ cho thời gian trộn không thay ñổi ñể tiện so sánh ñối chiếu kết quả thí nghiệm sau này. Quá trình trộn kết thúc khi tất cả các hạt cốt liệu ñều ñược bao ñều bằng một lớp bitum và không còn hiện tượng bitum vón cục. Trong trường hợp không có máy thì trộn bằng tay ñến khi hỗn hợp ñạt ñược ñộ ñồng nhất như trên.

Hỗn hợp chỉ ñược dùng ñể chế tạo mẫu thí nghiệm cần thiết sau khi trộn xong không quá 2 giờ. b) Phương pháp lấy mẫu hỗn hợp bê tông ñã trộn sẵn

Nếu mẫu bê tông át phan ñược trộn bằng máy trộn kiểu cưỡng bức trong xưởng thì phải lấy mẫu trong lúc xúc hỗn hợp từ máy trộn vào ô tô hay các phương tiện vận chuyển khác. Thành phần của mỗi mẫu bê tông át phan gồm các phần riêng biệt của hỗn hợp lấy từ 3-4 mẻ trộn sẵn. Trước khi chế tạo mẫu thí nghiệm, phải trộn ñều các phần riêng biệt với nhau ñể thu ñược một mẫu có tính ñại diện trung bình cho các mẻ.

Nếu bê tông át phan ñược trộn trong thiết bị làm việc theo nguyên tắc trộn tự do thì thành phần mẫu bê tông át phan gồm các phần riêng biệt lấy ở các thời ñiểm ñầu, giữa và cuối của mẻ trộn.

Nếu hỗn hợp bê tông át phan ở dạng nóng và ấm thì sau khi ñổ hỗn hợp vào cối kim loại phải ñốt nóng trên bếp cát hoặc trong tủ sấy ñến nhiệt ñộ qui ñịnh từ 80 – 1600C tùy theo mác bitum ñể chế tạo mẫu thí nghiệm. Nếu hỗn hợp bê tông át phan ở dạng nguội thì nhiệt ñộ của hỗn hợp phải khống chế ở 20 ± 20C trước khi ñem chế tạo mẫu.

Hỗn hợp chỉ ñược dùng ñể chế tạo mẫu thí nghiệm sau khi lấy ra khỏi thiết bị trộn bê tông không quá 2 giờ.

Khối lượng hỗn hợp cần dùng ñể thí nghiệm phụ thuộc vào kích thước của cốt liệu ñược qui ñịnh như bảng 5.3

Bảng 5.3. Khối lượng bê tông át phan cần lấy từ thiết bị trộn ñể thí nghiệm Kích thước lớn nhất của cốt liệu, mm Khối lượng bê tông át phan cần lấy, kg

40, 25 10, 15, 20

5

6 – 7 5 – 10 2 – 5

c) Phương pháp khoan lấy mẫu trên mặt ñường nhựa Dùng búa và ñục ñể ñào lấy mẫu có dạng hình vuông hay chữ nhật tại mặt

ñường hay dùng khoan ñể lấy các mẫu có dạng hình lăng trụ. Các mẫu ñào hay

156

khoan phải xuyên suốt chiều dày mặt ñường (cả lớp trên và lớp dưới) và phân chia theo từng lớp ñể thí nghiệm. Kích thước và số lượng mẫu cần cho thí nghiệm.

ðường kính lỗ khoan: - không nhỏ hơn 50mm ñối với loại bê tông át phan dùng cát. - không nhỏ hơn 70mm ñối với loại bê tông át phan hạt nhỏ và trung. - không nhỏ hơn 100mm ñối với loại bê tông át phan hạt lớn.

Trước khi khoan cần ghi rõ vị trí lấy mẫu. Trong khi khoan phải tưới nước thường xuyên vào lỗ khoan ñể làm nguội mũi khoan và ñể cho mũi khoan dễ ấn sâu vào các lớp mặt ñường. Khi khoan xong dùng kim chuyên dùng ñể lấy lõi khoan ra khỏi ra khỏi mặt ñường.

2.1.2 Chế tạo mẫu trong phòng thí nghiệm

a) Máy nén (thủy lực hoặc cơ học) ñể nén chặt mẫu bê tông có cơ cấu như sau

Hộp máy có 3 khuôn hình trụ ñể có thể tạo ñồng thời 3 mẫu thí nghiệm ñược liên kết cố ñịnh trên máy. Các chày giã phía dưới tựa bằng khớp lên tấm ñệm dưới của máy và ñược ñặt sâu vào trong khuôn khoảng 2 – 3cm. Các chày giã phía trên liên kết với tấm ñệm trên của máy bằng các bản lề ñặc biệt. Ở phía dưới hộp máy có bố trí thiết bị ñốt nóng bằng dầu ñể giữ cho thành khuôn có nhiệt ñộ không ñổi từ 80 – 1000C trong quá trình thí nghiệm với hỗn hợp bê tông át phan nóng hay ấm. Khi tạo mẫu bằng bê tông át phan nguội thì không ñược ñốt nóng hộp và khuôn. Bộ phận tỳ chuyên dùng dùng ñể tháo mẫu ra khỏi khuôn cũng ñược liên kết với tấm ñệm trên của máy bằng bản lề.

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

Khi máy hoạt ñộng ñể nén chặt mẫu bê tông át phan cần ñảm bảo cho áp lực tác ñộng lên mẫu là 400 daN/cm2.

Nếu công suất của máy không ñủ ñể nén ñồng thời 3 mẫu thì máy cũng ñược dùng ñể nén 1 mẫu theo cách tương tự. Khuôn trong hộp máy dùng ñể tạo mẫu có

Hình 5.1 Máy nén thủy lực và khuôn mẫu

157

ñường kính là 71,4mm. Còn khi cần tạo mẫu thí nghiệm có ñường kính 50,5mm thì ñặt thêm các tấm ñệm phụ hình trụ và giữ chúng cố ñịnh trong khuôn chính.

Trong trường hợp không có máy nén, thì phải chế tạo mẫu thí nghiệm trong các khuôn ñơn có kích thước như bảng 5.4

Bảng 5.4. Các loại khuôn thí nghiệm

Cỡ hạt lớn nhất của cốt liệu trong bê tông át phan, mm

ðường kính khuôn, mm

Diện tích mẫu thử, cm2

5 (3) 50,5 20

20, 25, 10 71,4 40

40, 25 101,0 80

b) Trình tự tạo mẫu bằng máy nén

Cho thiết bị ñốt nóng hoạt ñộng và tăng dần nhiệt ñộ trong thiết bị ñến 90 – 1000C ñồng thời ñiều khiển ñể ñưa các chày giã phía trên vào trong khuôn (khi chế tạo mẫu bê tông át phan nguội thì không dùng ñến thiết bị ñốt nóng). Sau ñó ñiều khiển ñể ñưa các chày giã phía trên ra khỏi khuôn và dùng vải thấm dầu hỏa lau sạch mặt trong của khuôn và các chày giã. ðổ hỗn hợp bê tông át phan ñã cân sẵn và ñã ñun nóng ñến nhiệt ñộ qui ñịnh vào trong khuôn qua một cái phễu kim loại rồi dùng dao thí nghiệm hay bay trộn xọc và san ñều hỗn hợp trong khuôn. Lại ñưa các chày giã phía trên vào trong khuôn và hạ chúng xuống cho ñến khi tiếp xúc với hỗn hợp. Sau ñó, ñóng ñộng cơ chính của máy và nâng dần tải trọng tác dụng lên mẫu ñến 400 daN/cm2. Duy trì tải trọng này trong 3 phút rồi dỡ tải và ñiều khiển ñể ñưa bộ phận tỳ ñến giữ hộp máy ñể ñùn mẫu ra khỏi khuôn.

c) Trình tự tạo mẫu bằng khuôn ñơn

ðốt nóng khuôn và chày giã ñến nhiệt ñộ 90 – 1000C khi hỗn hợp bê tông thuộc dạng nóng hay ấm và lau nhẹ bằng giẻ ẩm thấm dầu hỏa (trong trường hợp tạo mẫu bê tông át phan nguội thì không cần ñốt nóng khuôn và chày). Dùng một phễu kim loại ñổ ñầy hỗn hợp bê tông ñã cân trước vào khuôn có lắp sẵn tấm ñệm dưới nhô ra khỏi ñáy khuôn từ 1,5 – 2cm. Dùng bay hay dao thí nghiệm xọc và san ñều hỗn hợp trong khuôn. ðặt tấm ñệm trên vào khuôn và ñặt toàn bộ khuôn mẫu lên tấm ép dưới của máy. ðiều khiển cho tấm ép trên của máy tiếp xúc với tấm ñệm trên của khuôn và cho chạy ñộng cơ ñiện của bơm ñầu máy nén ñể tăng dần áp lực nén vào hỗn hợp cho ñến 400 daN/cm2. Giữ nguyên vị trí số áp lực này ñối với hỗn hợp trong 3 phút rồi dỡ tải và dùng một thiết bị nén chuyên dùng ñể tháo mẫu ra khỏi khuôn.

Trong quá trình tạo mẫu phải loại bỏ những mẫu bị sứt ở mép hoặc có 2 mặt ñáy không song song.

d) Trình tự tạo mẫu theo phương pháp hỗn hợp

Hỗn hợp bê tông ñược làm chặt bằng máy rung và sau ñó ñược ép nén dưới áp lực 260 daN/cm2 bằng máy nén.

Mẫu thí nghiệm ñược chế tạo trong khuôn ñơn (mục c). Sau khi ñốt nóng khuôn ñến nhiệt ñộ 90 – 1000C và lắp tấm ñệm dưới vào khuôn sao cho nó nhô ra

158

ngoài ñáy khuôn từ 2 – 2,5cm thì ñổ ñầy hỗn hợp vào khuôn và ñặt nó lên bàn rung. Khuôn ñược giữ chặt trên máy rung bằng một thiết bị chuyên dụng. Mở máy nổ rung hỗn hợp bê tông trong khuôn trong 3 phút với tần số dao ñộng 3000 vòng/phút, biên ñộ rung là 0,35 – 0,4mm và với áp lực phụ là 0,3 daN/cm2. Dao ñộng rung ñược truyền ñến hỗn hợp qua tấm ñệm còn tải trọng ñể tạo nên áp lực 0,3 daN/cm2 thì tác ñộng vào hỗn hợp theo nén ép tự do. Sau khi kết thúc quá trình rung ñặt khuôn mẫu lên bệ máy nén ñể nén mẫu dưới áp lực 250 daN/cm2. Giữ nguyên áp lực này trong 3 phút rồi dỡ tải và dùng thiết bị nén chuyên dụng ñể tháo ra khỏi khuôn.

e) Trình tự tạo mẫu theo phương pháp giã với thiết bị ñầm nén bằng quả nặng rơi

Thiết bị ñầm nén bao gồm: một khung có tấm tựa bằng thép liên kết chặt trên một tấm gỗ, 1 tấm ñế bằng thép ñặt ở dưới khuôn, 1 khuôn ñể ñựng mẫu có lắp thêm ống nối ở phía trên và 1 tấm ép có cần (thanh dẫn) và quả nặng (tải trọng).

Trước hết phải cố ñịnh khung thiết bị với tấm gỗ ñặt trên nền nhà bằng bê tông xm và ñảm bảo cho khung vào tấm gỗ có vị trí thẳng ñứng, còn tấm tựa bằng thép có vị trí nằm ngang.

Trước khi tạo mẫu, ñốt nóng tấm ñế khuôn và ống nối ở trên ñến nhiệt ñộ 90 – 1000C. Dùng vít bắt chặt ñế khuôn vào tấm nhựa bằng thép rồi ñặt khuôn có lắp sẵn phần ống nối lên trên. Khi ñặt khuôn, cần luồn hai cái mấu ở ống nối vào 2 bulông gắn ở sẵn ñế khuôn và dùng ñai ốc ñể ñịnh vị khuôn.

Trong mỗi một khuôn, ñặt 1 miếng giấy thấm hình tròn có ñường kính 10cm rồi ñổ hỗn hợp bê tông át phan ñã ñốt nóng và cân sẵn vào và dùng dao xọc và san ñều hỗn hợp sao cho hỗn hợp hơi lồi ra ngoài khuôn. ðặt tấm ép có lắp thanh dẫn và quả nặng ñã ñược ñốt nóng lên trên mặt khuôn rồi ñầm hỗn hợp với 50 lần giã ñể cho quả nặng (khối lượng 4,55kg) rơi từ ñộ cao 46cm xuống mặt bàn (tốc ñộ giã gần ñạt 1 lần trong mỗi giây). Sau ñó lật ngược khuôn lại và giã tiếp 50 lần lên mặt còn lại. Cuối cùng, lấy ống thép có ñường kính trong 105mm chụp lên khuôn mẫu và dùng bàn ép ñẩy nhẹ nhàng mẫu ra khỏi khuôn.

2.2 Xác ñịnh khối lượng thể tích trung bình của bê tông át phan


Cân kỹ thuật có ñộ chính xác ñến 0,01g kèm theo các phụ kiện ñể cân trong nước;

Chậu men hay thủy tinh có dung tích 1- 3 lít.


Các mẫu chế tạo xong phải lưu ở nhiệt ñộ 20 ± 20C, rồi lau hết những hạt cát, sạn còn bám vào mẫu.

Cân mẫu trong không khí với ñộ chính xác ñến 0,01g rồi nhúng mẫu vào trong cốc nước có nhiệt ñộ 20 ± 20C trong 30 phút. Lấy mẫu ra khỏi chậu nước, lau khô rồi cân trong không khí. Sau ñó, ñem cân tiếp mẫu trong nước có nhiệt ñộ 20 ± 20C.


159

Khối lượng thể tích bê tông át phan tính chính xác ñến 0,01 g/cm3, ñược xác ñịnh theo:

,21 GG

G noBT −

=γ

γ g/cm3

Trong ñó:

G0- Khối lượng mẫu cân ñược trong không khí, g;

G1- Khối lượng mẫu cân trong không khí sau khi nhúng mẫu vào nước 30 phút, g;

G2- Khối lượng mẫu cân trong nước sau khi nhúng mẫu vào nước 30 phút, g;

γn- Khối lượng riêng của nước, lấy bằng 1g/cm3.

Kết quả thí nghiệm là trị số trung bình của các kết quả trong 3 lần thí nghiệm ñối với cùng một loại mẫu thử. ðộ chênh lệch giữa các kết quả trong 3 lần thí nghiệm không ñược vượt quá 0,02g/cm3.

2.3 Xác ñịnh khối lượng thể tích và khối lượng riêng trung bình của vật liệu khoáng trong bê tông át phan

Khối lượng thể tích trung bình của phần vật liệu khoáng của bê tông át phan ñược xác ñịnh trên cơ sở khối lượng thể tích của bê tông át phan và tỷ lệ về khối lượng của vật liệu khoáng chất và bitum trong hỗn hợp bê tông át phan. Khối lượng thể tích của phần cốt liệu tính chính xác ñến 0,01g/cm3 ñược xác ñịnh theo công thức:

3/,.

cmgqq

q

bk

kk +

=γ

γ

Trong ñó:

γ- Khối lượng thể tích của bê tông át phan, g/cm3;

qk- Hàm lượng vật liệu khoáng trong bê tông át phan (không kể bitum), % theo khối lượng hỗn hợp, (lấy bằng 100%);

qb- Hàm lượng bitum trong hỗn hợp, % theo khối lượng vật liệu khoáng.

Khối lượng riêng trung bình của vật liệu khoáng trong bê tông át phan, tính chính xác ñến 0,01 g/cm3, ñược xác ñịnh theo công thức:

3

2

2

1

1

/,...

100cmg

qqq

n

nk

ρρρ

ρ+++

=

Trong ñó:

r1, r 2... r n- Khối lượng riêng của từng thành phần cốt liệu (ñá, cát và bột khoáng), trong bê tông át phan, g/cm3;

q1, q2... qn- Hàm lượng của từng thành phần cốt liệu trong hỗn hợp bê tông át phan, % khối lượng hỗn hợp .

160

2.4 Xác ñịnh khối lượng riêng của bê tông át phan bằng phương pháp tỷ trọng kế và bằng phương pháp tính toán theo tiêu chuẩn Nga


Bình tỷ trọng (bình khối lượng riêng có dung tích 250 hay 500cm3);

Cân kỹ thuật có ñộ chính xác ñến 0,01g;

Máy hút chân không;

Nhiệt kế thuỷ ngân bằng thuỷ tinh có chia ñộ ñến 10C;

Chậu ñể rửa;

Ống nhỏ giọt;

Nước cất;

Dung dịch có phụ gia thấm ướt.


ðập nhỏ các mẫu bê tông át phan (lấy từ mặt ñường, từ máy trộn hay phòng thí nghiệm khi cần xác ñịnh thành phần phối hợp hợp lý của vật liệu) cho ñến kích cỡ không lớn hơn 10cm rồi cân hai mẫu thí nghiệm từ 50 ñến 200g (tuỳ theo kích cỡ lớn nhất của vật liệu khoáng) với ñộ chính xác ñến 0,01g ñược G0. Trước khi cân cũng phải ñập nhỏ các hạt lớn của mẫu ñến kích cỡ giới hạn như trên.

ðổ nước cất có hoà thêm chất phụ gia thấm ướt vào bình ño ñã ñược làm sạch và khô ñến vạch ngấn ở cổ bình và giữ bình ở nhiệt ñộ 20 ± 20C trong 30 phút. Sau ñó nếu mức nước trong bình thay ñổi thì ñiều chỉnh mức nước trong bình cho ñến vạch ngấn và cân lại lần thứ hai khối lượng bình ñó có chứa nước ñược G1.

Bỏ mẫu hỗn hợp bê tông át phan vào bình ño ñã ñược lau sạch và sấy khô rồi cho vào bình 0,4g (30 giọt) dung dịch chất phụ gia thấm ướt có nồng ñộ 50%. Sau ñó ñổ nước cất có hòa thêm chất thấm ướt (15g dung dịch 50% cho 1 lít nước) ñến 1/3 dung tích bình ñã chứa mẫu. Lắc nhẹ bình ño rồi ñặt vào trong máy hút chân không có áp suất còn lại là 10mm Hg trong một giờ. Lấy bình ño ra ñổ thêm nước cất và hoà chất thấm ướt cho ñến vạch ngấn ở cổ bình và giữ nhiệt ñộ 20 ± 20C trong thời gian 30 phút rồi ñem cân lại khối lượng bình ño có chứa mẫu và nước ñược G2.


Khối lượng riêng của hỗn hợp bê tông át phan, xác ñịnh bằng phương pháp tỷ trọng kế chính xác ñến 0,01g/cm3 như sau:

3

21

0 /,.

cmgGGG

G

o

nBT −+

=ρ

ρ

Trong ñó:

G0- Khối lượng mẫu thử (ñã ñập nhỏ), g

G1- Khối lượng bình có chứa nước ñến vạch ngấn ở cổ, g

G2- Khối lượng bình có chứa mẫu và nước ñến vạch ngấn ở cổ, g

161

ρn- Khối lượng riêng của nước, lấy bằng 1g/cm3

Kết quả thí nghiệm là trị số trung bình của các kết quả của hai mẫu thử, ñộ chênh lệch giữa hai kết quả này không ñược vượt quá 0,01 g/cm3, nếu vượt quá giới hạn này thì phải làm lại thí nghiệm,

Chú ý:

Khi xác ñịnh khối lượng riêng của hỗn hợp bê tông át phan theo phương pháp tỷ trọng kế cần dùng nước cất có chứa chất phụ gia thấm ướt là một chất có hoạt tính bề mặt nhằm cải thiện tính thấm ướt trên bề mặt của vật liệu khoáng. Chất phụ gia thấm ướt ñược pha chế với nước cất với tỷ lệ 1/1.

Khi cần xác ñịnh khối lượng riêng của bê tông át phan lấy từ mặt ñường hay máy trộn mang về chỉ ñược phép thí nghiệm theo phương pháp tỷ trọng kế. Còn khi cần xác ñịnh khối lượng riêng của bê tông át phan chế thử trong phòng thí nghiệm nhằm lựa chọn ñược thành phần phối hợp lý của vật liệu thì có thể dùng theo phương pháp tỷ trọng hay tính toán.

Phương pháp tính toán trên cơ sở biết khối lượng riêng của các cốt liệu trong bê tông át phan khối lượng riêng của bitum và hàm lượng các vật liệu thành phần trong hỗn hợp. Khối lượng riêng của hỗn hợp bê tông át phan tính chính xác ñến 0,01g/cm3.

b

b

k

k

bkBT qq

qq

ρρ

ρ+

+= , g/cm3

Trong ñó:

ρk- Khối lượng riêng trung bình của các cốt liệu trong hỗn hợp bê tông át phan, g/cm3;

ρb- Khối lượng riêng của bitum, g/cm3 (có thể lấy bằng 1);

qk- Hàm lượng vật liệu khoáng trong hỗn hợp bê tông át phan, % theo khối lượng hỗn hợp (lấy bằng 100%);

qb- Hàm lượng bitum trong hỗn hợp bê tông át phan, % theo khối lượng vật liệu khoáng.

2.5 Xác ñịnh ñộ rỗng vật liệu khoáng và ñộ rỗng còn lại của hỗn hợp bê tông át phan ở trạng thái ñầm chặt

ðộ rỗng của cốt liệu trong bê tông át phan, tính chính xác ñến 0,1% thể tích, ñược xác ñịnh bằng tính toán theo:

,%1001 ×

−=

k

kkr ρ

γ

Trong ñó:

γk- Khối lượng thể tích của hỗn hợp vật liệu khoáng, g/cm3

162

ρk- Khối lượng riêng trung bình của các vật liệu khoáng trong bêtông át phan, g/cm3

ðộ rỗng dư rBT của bê tông át phan, tính chính xác ñến 0,1% thể tích, ñược xác ñịnh bằng công thức sau:

,%1001 ×

−=

BT

BTBTr

ργ

Trong ñó:

γBT- Khối lượng thể tích của hỗn hợp bê tông át phan, g/cm3

ρBT- Khối lượng riêng của hỗn hợp bê tông át phan, g/cm3

2.6 Xác ñịnh ñộ bão hoà nước của bê tông át phan


Cân kỹ thuật có ñộ chính xác ñến 0,1g kèm theo các phụ kiện ñể cân trong nước;

Máy hút chân không;

Nhiệt kế thuỷ ngân bằng thuỷ tinh có chia ñộ ñến 10C;

Chậu nước có dung tích từ 2,5 - 3 lít.


Dùng tiếp các mẫu và các kết quả ñã thí nghiệm về khối lượng thể tích của hỗn hợp bê tông át phan ñể thực hiện thí nghiệm này ngâm mẫu vào trong chậu nước có nhiệt ñộ 20 ± 20C mức nước trong chậu phải cao hơn mặt mẫu quá 3cm.

ðặt chậu có mẫu ngâm dưới nắp thuỷ tinh của máy hút chân không rồi dùng bơm hút không khí trong bình cho ñến áp lực còn lại trong bình bằng 10 – 15 mmHg và giữ nguyên trị số áp lực này trong 1 giờ 30 phút nếu mẫu thí nghiệm thuộc loại bê tông át phan nóng và ấm hay trong 30 phút nếu mẫu thuộc loại bê tông át phan nguội. Sau ñó cho áp lực tăng trở lại mức bình thường và lưu mẫu tiếp ở trong chậu ñựng nước có nhiệt ñộ 20 ± 20C trong thời gian 1 giờ nếu mẫu là loại bê tông át phan nóng và ấm, trong 30 phút nếu mẫu là loại bê tông át phan nguội.

Sau ñó lấy mẫu ra khỏi nước dùng giẻ mềm lau khô và cân mẫu trong không khí rồi cân trong nước với mức chính xác ñến 0,01g. Việc cân mẫu bão hoà nước trong nước sẽ cho phép xác ñịnh thể tích mẫu bão hoà và tính ñược hệ số trương nở sau này.

Các mẫu cân sau khi bão hoà nước trong chân không lại ñược ngâm vào nước có nhiệt ñộ 20 ± 20C trong 10 - 15 phút sau ñó tiến hành thí nghiệm về cường ñộ chịu nén của mẫu.


ðộ bão hoà nước của bê tông át phan tỷ lệ giữa thể tích nước do mẫu hấp thụ thêm ở chế ñộ bão hoà nước quy ñịnh như trên so với thể tích của mẫu ban ñầu, ñược xác ñịnh chính xác ñến 0,1% theo công thức sau ñây:

163

(%)10021

03 ×−

−=

GG

GGH v

Trong ñó:

G0- Khối lượng mẫu khô (không bão hoà nước) cân trong không khí, g;

G1- Khối lượng mẫu cân trong không khí sau khi ngâm mẫu vào nước 30 phút, g;

G2- Khối lượng mẫu cân trong nước sau khi ngâm mẫu vào nước 30 phút như trên, g;

G3- Khối lượng mẫu cân trong không khí sau khi ngâm mẫu bão hoà nước trong chân không, g.

Kết quả thí nghiệm là trị số trung bình của các kết quả của 3 lần thí nghiệm theo cùng một mẫu thử. Trị số lớn nhất và bé nhất của 3 kết quả không ñược chênh lệch nhau quá 0,5%.

2.7 Xác ñịnh hệ số nở của bê tông át phan khi bão hoà nước

Hệ số nở của bê tông át phan là tỷ lệ tăng thể tích của mẫu khi bão hoà so với thể tích ban ñầu của mẫu, ñược xác ñịnh bằng tính toán thông qua các kết quả thí nghiệm về khối lượng thể tích và ñộ bão hoà nước của bê tông át phan và thông qua việc tiếp tục cân trong nước mẫu thử ñể bão hoà nước trong chân không.

Hệ số nở của bê tông át phan tính chính xác ñến 0,1% ñược xây dựng theo:

,%100)()(

21

2143 ×−

−−−=

GG

GGGGH

Trong ñó:

G1, G2, G3- Có ý nghĩa như ñã nêu ở mục 2.6.3 trên ñây;

G4: Khối lượng mẫu cân trong nước sau khi ñã ngâm bão hoà.

Kết quả thí nghiệm là trị số trung bình của các kết quả ñối với 3 mẫu thí nghiệm cùng loại, ñộ chênh lệch giữa các kết quả cao nhất và thấp nhất không ñược vượt quá 0,2%.

2.8 Xác ñịnh cường ñộ chịu nén tới hạn của bê tông át phan


Máy nén truyền ñộng cơ học có công suất 5 - 10T;

Nhiệt kế có ñộ chia ñến 10C;

Bình ổn ñịnh nhiệt khi lưu mẫu có dung tích 3 – 5 lít hoặc trên 5 lít;

Chậu ñựng nước có dung tích 3 – 8 lít;

Nước ñá ñể ñiều chỉnh nhiệt ñộ.

164


Chế tạo mẫu và bảo dưỡng mẫu thí nghiệm: theo một trong các phương pháp ñã nêu ở mục 2.1.

Thông thường, khi thí nghiệm về cường ñộ chịu nén, cần ñúc sẵn 9 viên mẫu: 1 tổ gồm 3 mẫu ñể thí nghiệm nén mẫu khô ở nhiệt ñộ 20 ± 20C, 1 tổ gồm 3 mẫu ñể thí nghiệm nén mẫu sau khi ngâm bão hòa nước ñể khỏi phải ñúc 3 mẫu sau cùng kể trên.

Trước khi thí nghiệm cần lưu mẫu ở nhiệt ñộ qui ñịnh (20 ± 20C hoặc 60 ± 20C) tùy theo yêu cầu thí nghiệm, lưu mẫu trong chậu nước có dung tích 3 - 8 lít (tuỳ theo số lượng và kích thước mẫu) trong 1 giờ nếu mẫu thuộc loại bê tông át phan nóng và ấm hay lưu mẫu trong bình ñể ổn ñịnh nhiệt bằng không khí có dung tích 3 - 8 lít trong 2 giờ nếu mẫu thuộc loại bê tông át phan nguội.

Khi không có bình ñể ổn ñịnh nhiệt chuyên dụng thì ñặt mẫu vào trong một bình bằng gỗ hay sứ ñặt trong lòng một bình khác có kích thước lớn hơn rồi ñổ nước có nhiệt ñộ 20 ± 20C hoặc 60 ± 20C vào giữa thành của hai bình này ñể lưu mẫu.

Khi thí nghiệm về cường ñộ chịu nén tới hạn sau khi bão hoà nước thì tiếp tục ñặt các mẫu ñã cân trong không khí và cân trong nước vào trong nước có nhiệt ñộ 20 ± 20C hoặc 60 ± 20C trong vòng 10 - 15 phút và dùng vải mềm hoặc giấy thấm lau khô mẫu trước khi ñưa lên máy.

Khi dùng máy nén truyền ñộng cơ học với tốc ñộ biến dạng của mẫu là 3 ± 0,5mm/phút ñể ép mẫu, cần ñiều chỉnh cho tốc ñộ biến dạng của mẫu là 3 ± 0,5mm/phút ñể ép mẫu, cần ñiều chỉnh cho tốc ñộ di ñộng của tấm kẹp dưới ñáy của máy là 3mm/phút và cần trang bị cho máy loại lực kế có thể xác ñịnh chính xác tải trọng phá hoại ñến 0,5 daN/cm2 ñối với mẫu có cường ñộ giới hạn nhỏ hơn 15 daN/cm2 và ñến 1daN/cm2 với mẫu có cường ñộ giới hạn lớn hơn 15 daN/cm2.


Cường ñộ chịu nén tới hạn của bê tông át phan chính xác ñến 0,1daN/cm2

ñược tính như sau:

F

PRa = , daN/cm2

Trong ñó:

P- Tải trọng phá hoại mẫu, daN;

F- Diện tích mặt cắt ngang của mẫu, cm2.

Với mỗi loại bê tông át phan chế tạo chế tạo 3 mẫu thử, Nên cường ñộ từng mẫu không sai lệch quá 10% thì cường ñộ trung bình sẽ là trị số trung bình của 3 lần thử.

2.9 Xác ñịnh hệ số ổn ñịnh nước của bê tông át phan

Hệ số ổn ñịnh nước của bê tông át phan, chính xác ñến 0,01 như sau:

165

k

bh

nR

RK

20

20=

Trong ñó:

Rbh20- Cường ñộ chịu nén giới hạn mẫu khi ngâm bão hoà nước trong chân

không ở 200C, daN/cm2;

Rk20- Cường ñộ chịu nén giới hạn mẫu khô ở 200 C, daN/cm2.

2.10 Xác ñịnh ñộ bền nước của bê tông át phan khi bão hoà nước lâu

Sau khi ñã cân mẫu khô trong không khí và trong nước ñể xác ñịnh khối lượng thể tích và sau khi ñã ngâm mẫu bão hòa nước trong máy hút chân không ñể xác ñịnh ñộ bão hòa nước, chuyển mẫu sang 1 chậu ñựng nước có nhiệt ñộ khống chế trong khoảng 20 ± 20C trong 15 ngày ñêm. Sau ñó ñem thí nghiệm nén ñể xác ñịnh cường ñộ chịu nén và hệ số ổn ñịnh nước.

Hệ số ổn ñịnh nước khi bão hoà nước lâu, ñược tính chính xác ñến 0,01 theo:

kBL

BLR

RK

20

=

Trong ñó:

RBL- Cường ñộ giới hạn của mẫu khi bão hoà nước lâu, daN/cm2.

Rk20- Cường ñộ chịu nén giới

hạn mẫu khô ở 200C, daN/cm2.

3. Thí nghiệm các chỉ tiêu của bê tông át phan theo phương pháp Mác san (AASHTO T245 - ASTM D1 559)

3.1 Xác ñịnh ñộ bền và ñộ dẻo của bê tông át phan


Máy nén chuyên dụng kiểu Mác san;

Khuôn gá mẫu theo Mác san có kèm ñồng hồ ño ñộ dẻo;

Chậu ñáy bằng có dung tích 8 ÷ 10 lít, cao 150mm;

Nhiệt kế 1000C có ñộ chính xác ñến 0,10C;

Nước sôi và nước lạnh ñể khống chế nhiệt ñộ.

Thiết bi Mác san và khuôn mẫu

166


Chuẩn bị 3 mẫu thử có d = 101mm, h = 63,5mm ñã ñược làm ñặc. Trước ñó các mẫu thử ñã ñược xác ñịnh ñộ ñặc, ñộ rỗng phần cốt liệu và ñộ rỗng dư.

ðặt mẫu Mác san ñã chuẩn bị vào chậu nước có nhiệt ñộ 60 ± 10C ñối với bê tông át phan dùng bitum ñặc và 40 ± 10C ñối với bê tông át phan dùng bitum lỏng sao cho mẫu ngập hoàn toàn trong nước và cách mặt nước cũng như thành, ñáy ít nhất là 30mm, giữ mẫu như vậy trong 60 ± 5 phút, sau ñó lấy mẫu ra dùng giẻ mềm lau nhẹ cho khô nước cho mẫu.

Vệ sinh khuôn gá bằng dầu hỏa, bôi nhẹ dầu nhờn vào 2 trục dẫn ñể tăng ñộ linh ñộng của khuôn gá. Lắp ñồng hồ ño ñộ dẻo. ðặt khuôn gá lên máy ép, sau ñó ñặt mẫu ñã xử lý vào khuôn sao cho mẫu tiếp xúc ñều với cả hai mặt khuôn. ðiều chỉnh kim ñồng hồ ño biến dạng (ñộ dẻo) về 0.

ðặt máy nén ở tốc ñộ 50 mm/phút. Mở máy nén và theo dõi ñồng hồ ño lực của máy và ñồng hồ ño ñộ dẻo của khuôn gá. Ghi ñộ lớn của lực và ñộ chảy của mẫu khi mẫu bị phá hoại.

Quá trình thí nghiệm phải kết thúc trong vòng 90 giây kể từ lúc lấy mẫu ra khỏi chậu dưỡng hộ.


ðộ bền theo Mác san là ñộ lớn của lực khi phá hoại mẫu có kích thước tiêu chuẩn (daN).

ðộ dẻo Mác san, tính theo ñơn vị 0,1 mm là ñộ biến dạng của mẫu bị phá hoại, ñọc trực tiếp trên ñồng hồ ño biến dạng ở thời ñiểm mẫu bị phá hoại.

ðộ cứng quy ước ñược tính theo công thức:

L

PA

10=

Trong ñó:

P- ðộ bền Mác san (tải trọng phá hoại), daN;

L- ðộ dẻo, 0,1mm.

Nếu mẫu có chiều cao khác 65,3mm, thì phải nhân ñộ bền ño ñược với hệ số ñiều chỉnh K theo bảng sau.

Bảng 5.5. Hệ số hiệu chỉnh K

Thể tích mẫu, cm3 Chiều cao mẫu, mm K

406 – 420

421 – 431

432 – 443

444 – 456

457 – 470

50,8

52,4

54,0

55,6

57,2

1,47

1,39

1,32

1,25

1,19

167

471 – 482

483 – 495

496 – 508

509 – 522

523 – 535

536 – 546

547 – 559

560 – 573

574 – 585

586 – 598

599 – 610

611 – 625

58,7

60,3

61,9

63,5 (chuẩn)

65,1

66,7

68,3

69,8

71,4

73,0

74,6

76,2

1,14

1,09

1,04

1,00

0,96

0,93

0,89

0,86

0,83

0,81

0,78

0,76

ðộ bền và ñộ dẻo Mác san phải xác ñịnh theo kết quả trung bình của 3 lần thí nghiệm ñối với các mẫu cùng loại. ðộ sai lệch giữa các lần thí nghiệm không ñược vượt quá 10%.

Trị số ñộ bền ñược làm tròn ñến 10 daN khi ñộ bền nhỏ hơn 500daN, làm tròn ñến 20daN khi ñộ bền từ 500 - 1000daN; và làm tròn ñến 50daN khi ñộ bền lớn hơn 1000daN.

4. Xác ñịnh thành phần hỗn hợp bê tông át phan

4.1 Xác ñịnh hàm lượng bitum trong hỗn hợp bê tông át phan lấy từ mặt ñường bằng phương pháp chiết


Dụng cụ Xốc lét;

Ống ngưng lạnh;

Bếp cát;

Bếp thuỷ chưng;

Chén sứ;

Giấy lọc;

Bông nõn;

Dung môi: Clorophoóc, rượu Clorophoóc, rượu benzen (20% rượu), clorua êtylen.


Hình 5.3. Dụng cụ Xốc lét

168

a) Chuẩn bị mẫu như sau

Cân lượng mẫu thử theo quy ñịnh. Làm một vỏ bao hình trụ làm bằng 2 - 3 lớp giấy lọc. Sấy khô và cân (kể cả lượng bông nõn dùng trong thí nghiệm) với ñộ chính xác ñến 0,01g ñược G. ðổ mẫu vào bao giấy và phủ bông nõn lên mặt hỗn hợp rồi cân lại toàn bộ với ñộ chính xác 0,01g ñược G1 và ñặt vào dụng cụ Xôclét. ðổ dung môi vào bình thuỷ tinh của dụng cụ Xôclét.

ðặt bao ñựng hỗn hợp thí nghiệm vào trong ống chiết ở mức cao hơn miệng ống xi phông của ống chiết 1cm. Nối phần trên của ống chiết với ống ngưng lạnh nghịch và nối phần dưới với bình thuỷ tinh có chứa dung môi.

ðốt nóng bình ñựng dung môi trên bép cắt cho ñến nhiệt ñộ sôi của dung môi. Hơi dung môi ngưng tụ trong ống ngưng lạnh chảy liên tục vào hỗn hợp bê tông át phan, ñể hoà tan bitum và tách bitum ra khỏi hỗn hợp, sau khi chảy ñầy ống chiết, dung môi sẽ chảy theo ống xiphông xuống bình thuỷ tinh.

Quá trình tách bitum kéo dài cho ñến khi dung môi tích tụ trong ống chiết ñã biến màu.

Lấy phần bao giấy và lõi ra khỏi ống chiết rồi ñem sấy khô trong tủ ổn ñịnh nhiệt ở nhiệt ñộ 50 - 600C cho ñến khi khối lượng không thay ñổi ñược G2.

Sau khi ngưng chiết, ñem chưng cất dung dịch hoà tan bitum trên bếp thuỷ chưng và sấy phần còn lại trong tủ ổn ñịnh nhiệt ñộ 50 - 600C hay trong tủ ổn ñịnh chân không ở nhiệt ñộ 35 - 400C cho ñến khi khối lượng không ñổi.


Khối lượng bitum chính xác ñến 0,1% theo tổng khối lượng của hỗn hợp bê tông át phan ñược tính như sau:

100)()(

1

21 ×−

−−−=

GG

GGGGqba

Khối lượng bitum, chính xác ñến 0,1% theo quy ước phần khoáng chiếm 100% ñược tính như sau:

100100

×−

=Ba

Babk q

qq

Hàm lượng bitum là trị số trung bình của các kết quả 2 lần thí nghiệm ñồng thời với cùng một mẫu thử. Sai số giữa 2 kết quả thí nghiệm không ñược vượt quá 0,2%.

4.2 Xác ñịnh thành phần hạt cốt liệu của hỗn hợp bê tông át phan sau khi chiết



Cân kỹ thuật;

Bát sứ có ñường kính 15 – 25 cm.;

Chày bịt ñầu cao su;

169

Tủ sấy;

Chậu có dung tích 6 – 10 lít.


Cân khối lượng mẫu thử ở phần còn lại sau khi ñã thử nghiệm bitum theo quy ñịnh ở mục 4.1 với ñộ chính xác ñến 0,1g. ðổ mẫu vật liệu khoáng vào bát sứ có xoa vadơlin ở ñáy. ðổ một ít nước vào bát và dùng chày bịt ñầu cao su nghiền nhỏ vật liệu trong 2 – 3 phút. ðổ nước trong bát có lẫn hạt lơ lửng qua sàng 0,071mm vào chậu, sau ñó lại ñổ nước sạch vào bát ñể nghiền vật liệu khoáng và ñổ nước ñục qua sàng 0,071mm xuống chậu. Cứ thế tiếp tục lặp lại quá trình rửa sạch vật liệu nhiều lần như trên cho ñến khi nào nước trong bát sau khi ñã nghiền vật liệu vẫn trong suốt thì thôi.

Rửa xong chuyển các hạt khoáng lớn hơn 0,071mm nằm trên sàng vào bát sứ có cặn. Chắt bỏ phần nước còn lại trong bát sứ rồi ñặt bát vào trong tủ sấy ñể sấy khô khoáng vật ở nhiệt ñộ 105 - 1100C cho ñến khi khối lượng không thay ñổi.

Không ñược rửa và nghiền vật liệu khoáng trực tiếp trên sàng 0,071mm.

Sau ñó sàng mẫu vật liệu ñã sấy khô qua cả bộ sàng, bắt ñầu từ sàng có ñường kính lỗ sàng lớn nhất cho ñến sàng 0,071mm. Trước khi ngừng sàng, lắc mạnh mỗi sàng trên tờ giấy trắng trong vòng 1 phút ñể kiểm tra lại. ðộng tác sàng ñược kết thúc khi thoả mãn 2 ñiều kiện:

- Nếu trên tờ giấy không có các hạt lọt qua sàng có ñường kính 2,5mm và lớn hơn

- Nếu khối lượng các hạt lọt qua sàng có ñường kính 1,25 và 0,63mm không vượt quá 0,05g và lọc qua sàng 0,315 và 0,071mm không vượt quá 0,02g.

Cuối cùng cân phần còn lại trên mỗi sàng ñể tính kết quả.


Hàm lượng mỗi thành phần hạt ñược tính theo tỉ lệ % giữa khối lượng loại hạt ñó so với khối lượng mẫu thí nghiệm với ñộ chính xác ñến 0,1%.

Hàm lượng các hạt nhỏ hơn 0,071mm ñược xác ñịnh bằng cách lấy 100% trừ ñi tổng số phần trăm của các hạt còn lại trên các mặt sàng.

Kết quả thí nghiệm ñược lấy theo trị số trung bình của 2 lần thí nghiệm liên tiếp ñối với cùng loại mẫu thử. Sai số về hàm lượng mỗi thành phần hạt của 2 lần thí nghiệm không ñược vượt quá 2% (so với khối lượng chung của mẫu thử) và sự hao hụt về khối lượng của toàn bộ vật liệu khi sàng cũng không ñược vượt quá 2%.


1. Trình bày các chỉ tiêu kỹ thuật của bê tông asphalt;

2. Trình bày các thí nghiệm xác ñịnh các chỉ tiêu kỹ thuật của bê tông asphalt

theo TCN;

170

3. Trình bày các thí nghiệm xác ñịnh các chie tiêu kỹ thuật của bê tông

asphalt theo ASTM;

4. Trình bày các thí nghiệm thành phần của hỗn hợp bê tông asphalt.

Chương 6 THÍ NGHIỆM THÉP XÂY DỰNG

1. Thí nghiệm xác ñịnh các chỉ tiêu của thép theo TCVN

1.1 Các chỉ tiêu kỹ thuật của thép xây dựng theo TCVN 1.1.1 Dây thép vuốt ñể làm cốt bê tông và sản xuất lưới thép hàn làm cốt TCVN 6288:1997

a) Kích thước, khối lượng và dung sai

ðường kính danh nghĩa của dây phải nằm trong khoảng từ 4mm ñến 16mm. ðường kính danh nghĩa nên dùng, d, ñược nêu trong bảng 6.1.

ðối với các ñường kính không ghi trong bảng thì khối lượng chia cho chiều dài phải bằng 7850 kg/m3 x diện tích mặt cắt ngang danh nghĩa.

Dung sai ñối với các kích thước trung gian không ñược vượt quá dung sai của kích thước cao hơn liền kề nó trong bảng 6.1. ðối với các dây có ñường kính danh nghĩa từ 12mm ñến 16mm thì dung sai phải bằng ± 5%.

Bảng 6.1. ðường kính nên dùng và khối lượng yêu cầu

Khối lượng theo chiều dài ðường kính danh nghĩa, mm

Diện tích mặt cắt ngang danh

nghĩa, mm2 Yêu cầu, kg/m Dung sai (1), %

171

5 19,6 0,154 ± 9

6 28,3 0,222 ± 8

7 38,5 0,302 ± 8

8 50,3 0,395 ± 8

9 63,6 0,499 ± 5

10 78,5 0,617 ± 5

12 113,1 0,888 ± 5

(1) Áp dụng cho dây ñơn

b) Thành phần hóa học

Thép không ñược chứa các nguyên tố với hàm lượng cao hơn các giá trị qui ñịnh trong bảng 6.2.

ðương lượng cácbon, Cñl ñược tính theo công thức:

C®l = C + 15

)(

5

)(

6

NiCuMoVCrMn ++

+++

Trong ñó: C, Mn, Cr, V, Mo, Cu và Ni là hàm lượng các nguyên tố tương ứng trong thép tính bằng phần trăm khối lượng

Bảng 6.2. Thành phần hóa học giá trị lớn nhất tính bằng phần trăm khối lượng

C Si Mn P S N(1) C®l

0,22 0,60 1,60 0,050 0,050 0,012 0,50

0,24(2) (0,65) (1,70) (0,050) (0,050) (0,013) (0,52)

(1) Có thể dùng hàm lượng nitơ cao hơn nếu như có ñủ hàm lượng các nguyên tố liên kết với nitơ

(2) Các giá trị trong ngoặc áp dụng cho phân tích sản phẩm.

c) Tính chất cơ học

Phép thử phải ñược tiến hành trên các dây ñã ñược làm thẳng. Mẫu thử có thể ñược nung nóng ñến 1000C rồi ñể nguội tự do trong không khí ñến nhiệt ñộ thử. Các tính chất thử kéo yêu cầu ñược qui ñịnh trong bảng sau.

Bảng 6.3. Các giá trị ñặc tính của giới hạn chảy tại ñộ giãn dài không tỉ lệ 0,2%, giới hạn bền kéo và ñộ giãn dài sau ñứt trên ñộ dài tính toán gấp 5 lần ñường kính

danh nghĩa

Giới hạn chảy Rp0,2, N/mm2

Giới hạn bền kéo Rm, N/mm2

ðộ giãn dài A5,65, %

500 550 12

172

Mẫu thử phải ñược uốn ñến một góc từ 1600 ñến 1800 trên một gối uốn với ñường kính ñược qui ñịnh trong bảng 6.4. Sau khi thử uốn, các mẫu thử không ñược gẫy hoặc có vết nứt nhìn thấy ñược bằng mắt thường.

Bảng 6.4. ðường kính gối uốn dùng ñể thử uốn

ðường kính danh nghĩa của dây, d

(4) 5 6 7 8 9 10 12 (14)

(16)

ðường kính gối uốn, D (12) 16 20 20 25 32 32 40 (50) (63)

1.1.2 Thép cốt bê tông - thép thanh vằn TCVN 6285:1997

a) Kích thước, khối lượng và dung sai

Kích thước, khối lượng và dung sai ñược nêu trong bảng sau.

Bảng 6.5. Kích thước, khối lượng và dung sai

Khối lượng theo chiều dài ðường kính danh nghĩa, mm

Diện tích mặt cắt ngang danh nghĩa, mm Yêu cầu, kg/m Dung sai (1), %

(1) (2) (3) (4)

6 28,3 0,222 ± 8

8 50,3 0,395 ± 8

10 78,3 0,617 ± 5

12 113 0,888 ± 5

(1) (2) (3) (4)

16 201 1,58 ± 5

20 314 2,47 ± 5

25 491 3,85 ± 4

32 804 6,31 ± 4

40 1256 9,86 ± 4

b) Kích thước hình học của gân

Các thanh thép vằn phải có các gân ngang. Các gân dọc là không bắt buộc. Kích thước hình học của các gân phải ñảm bảo các thanh thép có các tính chất bám dính tốt ñể thỏa mãn chức năng của chúng trong kết cấu bê tông. Các tính chất bám dính ñược thỏa mãn nếu có ít nhất hai hàng gân ngang phân bố ñều ñặn chung quanh chu vi. Các gân ngang trong hàng phải ñược phân bố ñều ñặn trên toàn bộ chiều dài của thanh trừ vùng ghi mác.

c) Thành phần hóa học

173

Hàm lượng các nguyên tố không ñược lớn hơn giá trị nêu trong bảng sau.

B¶ng 6.6. Thµnh phÇn hãa häc - gi¸ trÞ lín nhÊt tÝnh b»ng phÇn tr¨m khèi l−îng

Mác thép

C(1) Si Mn P S N(2) C®l(1)

RB 300

RB 400

RB 500

-

-

-

0,060

(0,070)

-

-

RB 400W

RB 500W

0,22

(024)(3)

0,60

(0,65)

1,60

(1,70)

0,050

(0,055)

0,050

(0,055)

0,012

(0,013)

0,50

(0,52

(1) ðối với các mác thép RB 400W và RB 500W với ñường kính lớn hơn 32mm thì hàm lượng cácbon lớn nhất (C) là 0,25% (0,27%) và ñương lượng cácbon lớn nhất là (Cñl) là 0,55% (0,57%).

(2) Hàm lượng nitơ có thể cao hơn nếu trong thép có ñủ các nguyên tố liên kết với nitơ.

(3) Các giá trị trong dấu ngoặc ñơn dùng cho phân tích sản phẩm.

ðương lượng cácbon Cñl ñược tính bằng công thức

C®l = C + 15

)(

5

)(

6

NiCuMoVCrMn ++

+++

Trong ñó: C, Mn, Cr, V, Mo, Cu và Ni là hàm lượng các nguyên tố tương ứng trong thép tính bằng phần trăm khối lượng

d) Tính chất cơ học

Các tính chất cơ học thử kéo yêu cầu cho các loại thép ñược nêu ra trong bảng sau.

B¶ng 6.7. C¸c gi¸ trÞ ®Æc tr−ng cña giíi h¹n ch¶y trªn, giíi h¹n bÒn kÐo vµ ®é giMn dµi sau ®øt

Mác thép Giới hạn chảy ReH, N/mm2

Giới hạn bền kéo Rm, N/mm2

ðộ giãn dài A5,65, %

RB 300 300 330 16

RB 400

RB 400 W

400 440 14

RB 500

R500 W

500 550 14

ðể xác ñịnh ñộ giãn dài sau ñứt, chiều dài ban ñầu của mẫu phải bằng 5 lần ñường kính danh nghĩa.

174

Mẫu thử phải ñược uốn một góc từ 1600 ñến 1800 trên một gối uốn có ñường kính ñược qui ñịnh trong bảng sau. Phải dùng diện tích mặt cắt ngang danh nghĩa ñể tính các tính chất cơ học.

Bảng 6.8. ðường kính gối uốn dùng ñể thử uốn

ðường kính danh nghĩa của

thanh (1) 6 8 10 12 16 20 25 32 40

Lo¹i thÐp

RB 300

12,5

16

20

32

50

63

100

125

160

RB 400

RB 400 W

16 20 25 40 63 80 125 160 200

RB 500

RB 500 W

20 25 32 50 80 100 160 200 250

(1) ðối với các thanh có ñường kính lớn hơn 40mm thì ñường kính gối uốn ñược thoả thuận giữa người sản xuất và khách hàng.

Sau khi thử các mẫu không ñược gẫy hoặc rạn nứt có thể nhìn thấy bằng mắt thường.

1.1.3 Thép cốt bê tông dự ứng lực - dây kéo nguội TCVN 6284:1997

a) Yêu cầu chung

Tiêu chuẩn này qui ñịnh các yêu cầu ñối với dây thép tròn có ñộ bền cao, kéo nguội. Dây ñược cung cấp không có mối hàn hay chỗ nối. Dây có bề mặt trơn hay có một số kiểu hình dạng bề mặt (vằn, vết ấn, lượn sóng) với mục ñích ñể cải thiện các ñặc tính dính bám giữa dây và bê tông.

b) Kích thước và tính chất của dây cuộn bằng máy

B¶ng 6.9. KÝch th−íc, khèi l−îng vµ tÝnh chÊt thö kÐo cña d©y

Khối lượng của một ñơn vị dài

Giá trị ðường kính danh nghĩa, mm

Giới hạn bền kéo

danh nghĩa

(1), N/mm2

Diện tích mặt cắt ngang danh nghĩa, mm2

Danh nghĩa(2),

g/m

Sai lệch cho

phép, g/m

Lực lớn

nhất, kN

Lực chảy

0,1%kN

Bán kính uốn, mm

8 1470 50,3 395 ± 5,9 73,9 59,1 20

175

8 1570 50,3 395 ± 5,9 79,0 63,2 20

7 1570 38,5 302 ± 4,3 60,4 48,3 20

7 1670 38,5 302 ± 4,3 64,3 51,4 20

6 1670 28,3 222 ± 3,7 47,3 37,8 15

6 1770 28,3 222 ± 3,7 50,1 40,1 15

5 1670 19,6 154 ± 3,1 32,7 26,2 15

5 1770 19,6 154 ± 3,1 34,7 27,8 15

4 1670 12,6 98,9 ± 2,0 21,0 16,8 10

4 1770 12,6 98,9 ± 2,0 22,3 17,8 10

3 1770 7,07 55,5 ± 1,5 12,5 10,0 7,5

3 1860 7,07 55,5 ± 1,5 13,1 10,5 7,5

2,5 1860 4,91 38,5 ± 1,25 9,13 7,3 7,5

2,5 1960 4,91 38,5 ± 1,25 9,62 7,7 7,5

(1) Giới hạn bền kéo danh nghĩa ñược tính từ diện tích mặt cắt ngang danh nghĩa và lực lớn nhất và ñược làm tròn ñến 10N/mm2.

(2) Khối lượng của một ñơn vị chiều dài ñược tính với khối lượng riêng của thép là 7,85kg/dm3.

ðộ giãn dài tính bằng phần trăm ứng với lực lớn nhất ñược ño trên chiều dài 200mm không ñược nhỏ hơn 1,5%. Tất cả các dây phải có cơ chế phá huỷ dẻo khi quan sát bằng mắt thường.

Tất cả các dây phải chịu ñược khi thử uốn gập xung quanh bán kính uốn ñược nêu trong cột cuối cùng của bảng trên. Số lần gập ít nhất là bốn ñối với dây tròn trơn và ba ñối với dây có vết ấn hay vằn.

c) Kích thước và tính chất của dây ñược khử ứng suất

B¶ng 6.10. KÝch th−íc, khèi l−îng vµ tÝnh chÊt thö kÐo cña d©y ®M ®−îc khö øng suÊt


Giá trị

Lực ứng với giới hạn chảy

ðường kính danh nghĩa, mm


danh nghĩa, N/mm2

Diện tích

mặt cắt ngang danh nghĩa, mm2

Danh nghĩa,

g/m

Sai lệch cho

phép, g/m

Lực lớn

nhất, kN

0,1% kN

0,2% kN

Bán kính uốn, mm

12,2 1470 117 918 ± 10,5 115 138 141 30

12,2 1570 117 918 ± 10,5 123 147 151 30

10 1470 78,5 617 ± 8,6 93,5 92,3 94,3 25

176

10 1570 78,5 617 ± 8,6 79,0 98,6 101 25

9 1470 63,6 499 ± 7,2 84,0 74,8 76,7 25

8 1570 50,3 395 ± 5,9 60,4 65,6 67,1 20

8 1670 50,3 395 ± 5,9 64,3 69,7 71,4 20

7 1570 38,5 302 ± 4,3 47,3 50,1 51,3 20

7 1670 38,5 302 ± 4,3 50,1 53,4 54,7 20

6 1670 28,3 222 ± 3,7 32,7 39,3 40,2 15

6 1770 28,3 222 ± 3,7 34,7 41,6 42,6 15

5 1670 19,6 154 ± 3,1 21,0 27,2 27,8 15

5 1770 19,6 154 ± 3,1 22,3 28,8 29,5 15

4 1670 12,6 98,9 ± 2,0 22,3 17,5 17,9 10

4 1770 12,6 98,8 ± 2,0 22,3 18,5 19,0 10

Môñun ñàn hồi có thể lấy bằng 205kN/mm2 ± 10kN/mm2

ðộ giãn dài tương ñối ứng với lực lớn nhất ñược ño trên chiều dài 200mm không ñược nhỏ hơn 3,5%. Tất cả các dây phải có cơ chế phá hủy dẻo khi quan sát bằng mắt thường.

Tất cả các dây phải chịu ñược khi thử uốn gập trong cột cuối cùng của bảng trên. Số lần uốn ít nhất là bốn ñối với dây tròn trơn và ba ñối với dây có vết ấn hay dây vằn.

1.1.4 Thép cốt bê tông dự ứng lực - dây tôi và ram TCVN 6284:1997

a) Yêu cầu chung

Tiêu chuẩn này qui ñịnh các yêu cầu ñối với dây thép tròn ñược chế tạo từ thép tôi và ram có ñộ bền cao, có bề mặt trơn, vằn, có rãnh khía hoặc có vết ấn. Dây thép phải ñược sản xuất từ thép có giói hạn bền cao. Thép ñược cung cấp ở dạng không có mối hàn và chỗ nối. Bề mặt của dây có thể ở dạng trơn, vằn, rãnh khía hoặc có vết ấn. Mục ñích của bề mặt có gân hoặc có vết ấn là ñể làm tăng ñộ bám giữa dây thép và bê tông.

b) Kích thước, khối lượng và ñộ bền

Bảng 6.11. Kích thước, khối lượng và tính chất thử kéo của dây thép tôi và ram

177

Khối lượng của một

ñơn vị dài Giá trị

Dạng bề

mặt

ðường kính danh nghĩa, mm


danh nghĩa, N/mm2

Diện tích mặt cắt

ngang danh nghĩa, mm2

Nhỏ nhất, g/m

Lớn nhất, g/m

Giới hạn bền kéo,

N/mm2

Giới hạn chảy 2%,

N/mm2

Giới hạn chảy 1%,

N/mm2

6,0 28,3 210 228

7,0 38,5 285 310

8,0 50,3 373 404

Tr¬n 10,0 1570 78,5 582 631 1570 1420 1380

12,2 117 867 941 ®èi víi ®èi víi ®èi víi

14,0 154 1143 1239 mäi kÝch

mäi kÝch

mäi kÝch

16,0 201 1491 1617 th−íc th−íc th−íc

6,2 30,2 224 243

7,2 40,7 301 327 1570 1420 1380

G©n 8,0 1570 50,3 373 404 ®èi víi ®èi víi ®èi víi

10,0 78,5 582 631 mäi kÝch

mäi kÝch

mäi kÝch

12,0 113 838 909 th−íc th−íc th−íc

14,0 154 1143 1239

16,0 201 1491 1617

7,1 40 310 327 1420 1275 1250

9,0 1420 64 482 522 ®èi víi ®èi víi ®èi víi

10,7 90 679 735 mäi kÝch

mäi kÝch

mäi kÝch

Cã rknh khÝa hoÆc

vÕt Ên

12,6 125 942 1020 th−íc th−íc th−íc

ðộ giãn dài tương ñối ứng với lực lớn nhất, Agt, không ñược nhỏ hơn qui ñịnh trong bảng sau.

Bảng 6.12. ðộ giãn dài qui ñịnh

Cấp ñộ dẻo ðộ giãn dài, Agt, %

DÎo 35 3,5

178

DÎo 25 2,5

Tất cả các loại dây phải có cơ chế phá hủy dẻo với sự co thắt có thể nhìn thấy bằng mắt thường.

Các loại dây có ñường kính danh nghĩa ñến 10mm phải chịu ñược bốn lần thử uốn gập mà không ñược có bất kì một vết rạn nứt nào nhìn thấy ñược. Những loại dây lớn hơn 10mm phải chịu ñược một lần thử uốn từ 1600 ñến 1800 mà không ñược có bất kì một vết rạn nứt nào có thể nhìn thấy ñược. ðường kính của gối uốn bằng 10 lần ñường kính danh nghĩa của dây.

1.1.5 Thép cốt bê tông dự ứng lực - thép thanh cán nóng có hoặc không xử lý tiếp TCVN 6284:1997

a) Yêu cầu chung

Tiêu chuẩn này qui ñịnh các yêu cầu ñối với thép thanh tròn có ñộ bền cao. Các thanh này ñược cung cấp ở trạng thái cán nóng hoặc ở trạng thái sau ñó có xử lí (gia công). Bề mặt của thanh có thể là trơn hoặc vằn. Các thanh ñược cung cấp ở dạng thẳng.

Hình dạng bề mặt có thể là trơn hay có gân. Trong trường hợp thanh vằn, có gân phải nằm ngang với khoảng cách giữa các gân tương ñối ñều ñặn không ñược lớn hơn 0,8 x ñường kính danh nghĩa của thanh.

b) Kích thước, khối lượng và ñộ bền

c)

B¶ng 6.13. KÝch th−íc, khèi l−îng vµ tÝnh chÊt thö kÐo cña thÐp thanh c¸n nãng


Giá trị ðường kính danh nghĩa, mm

Giới hạn bền

kéo danh nghĩa, N/mm2

Ứng suất chảy 0,1% danh nghĩa, N/mm2

Diện tích

mặt cắt ngang danh nghĩa, mm2

Tham khảo, kg/m

Sai lệch cho

phép, %

Lực lớn

nhất, kN

Lực chảy

0,1%kN

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8)

15 176,7 1,39 185 145

17 227,0 1,78 235 190

20 314,0 2,47 325 260

23 1030 835 415,5 3,26 + 4 430 340

26 530,9 4,17 - 4 545 445

32 804,2 6,31 830 670

36 1018,0 7,99 1050 850

40 1257,0 9,86 1295 1050

15 176,7 1,39 190 165

179

17 227,0 1,78 245 210

20 314,0 2,47 340 290

23 415,5 3,26 + 4 450 385

26 1080 930 530,9 4,17 - 4 575 495

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8)

32 804,2 6,31 870 750

36 1018,0 7,99 1100 945

40 1257,0 9,86 1360 1170

15 176,7 1,39 210 165

17 227,0 1,78 270 210

20 314,0 2,47 370 290

23 1180 930 415,5 3,26 + 4 490 385

26 530,9 4,17 - 4 625 495

32 804,2 6,31 950 750

36 1018,0 7,99 1200 945

40 1257,0 9,86 1485 1170

15 176,7 1,39 215 190

17 227,0 1,78 280 245

20 314,0 2,47 385 340

23 1230 1080 415,5 3,26 + 4 510 450

26 530,9 4,17 - 4 655 575

32 804,2 6,31 990 870

36 1018,0 7,99 1250 1100

40 1257,0 9,86 1545 1360

ðộ giãn dài tương ñối ứng với ñiểm lực lớn nhất, Agt không ñược nhỏ hơn 3,5%. Nếu cần, các thanh có thể ñược thử uốn và không bị gẫy hay rạn nứt nhìn thấy bằng mắt thường.

1.2 Phương pháp thử kéo thép TCVN 197-1985

Tiêu chuẩn áp dụng cho việc thử kéo tĩnh các mẫu thép ở nhiệt ñộ 20 ± 150C ñể xác ñịnh các ñặc trưng cơ học (trừ các thép tấm có chiều dày nhỏ hơn 0,5mm và các thép có ñường kính nhỏ hơn 3mm):

- Giới hạn tỉ lệ (quy ước);

- Giới hạn chảy (vật lý);

- Giới hạn chảy (quy ước);

- Giới hạn bền trước khi ñứt;

180

- Giới hạn bền thực sau khi ñứt;

- ðộ giãn dài tương ñối sau khi ñứt;

- ðộ thắt tương ñối sau khi ñứt;

1.2.1 Thuật ngữ, kí hiệu và ñịnh nghĩa

Bảng 6.14

Thuật ngữ

Kí hiệu quy ước

ðơn vị ðịnh nghĩa

(1) (2) (3) (4)

1. Chiều dài phần làm việc ban ñầu của mẫu

L mm Chiều dài phần mẫu có diện tích mặt cắt ngang không ñổi

2. Chiều dài tính toán ban ñầu của mẫu

Lo mm Chiều dài phần mẫu ñể tính ñộ giãn dài

3. Chiều dài tính toán sau khi ñứt của mẫu

L1 mm Chiều dài phần mẫu ñể tính ñộ giãn dài sau khi ñứt

(1) (2) (3) (4)

4. ðường kính ban ñầu phần làm việc của mẫu

d0 mm

5. ðường kính nhỏ nhất của mẫu sau khi ñứt

d1 mm

6. Chiều rộng ban ñầu phần làm việc của mẫu có mặt cắt ngang hình chữ nhật

a0 mm

7. Chiều rộng ban ñầu phần làm việc của mẫu có mặt cắt ngang hình chữ nhật

b0 mm

8. Diện tích mặt cắt ngang ban ñầu phần làm việc của mẫu

F0 mm2

9. Diện tích mặt cắt ngang nhỏ nhất của mẫu sau khi ñứt

F1 mm2

10. Chiều dài ban ñầu L0 mm Chiều dài có mặt cắt ngang không ñổi

181

của mẫu có mặt cắt ngang hình chữ nhật

11. Biến dạng dài tuyệt ñối của mẫu sau khi ñứt

∆L mm Giá trị hiệu số giữa L1 và L0

12. Lực kéo dọc trục P N Lực kép theo phương trùng với trục của mẫu

13. Ứng suất pháp tuyến quy ước

σz N/mm2 Giá trị của tỉ số giữa lực P và diện tích F

(1) (2) (3) (4)

14. Ứng suất pháp tuyến thực tại một thời ñiểm xác ñịnh

σt N/mm2 Giá trị của tỉ số giữa lực P và diện tích mặt cắt ngang tại thời ñiểm xác ñịnh ñó

15. Giới hạn tỉ lệ quy ước

σtl N//mm2 Giá trị ứng suất tương ứng với ñiểm có lực kéo Ptl tại ñó tang của góc tạo bởi tiếp tuyến của ñồ thị P-DL với trục lực kéo tăng lên 50% so với tang của góc ñó tại phần ñàn hồi

16. Giới hạn chảy vật lý σch N/mm2 Giá trị ứng suất trong mẫu tương ứng với thời ñiểm của biến dạng dẻo trong ñó không có sự tăng hay giảm tải trọng rõ rệt

17. Giới hạn chảy trên trchσ

N/mm2 Giá trị ứng khi suất hiện sự chảy ñầu tiên của mẫu

18. Giới hạn chảy dưới dchσ

N/mm2 Giá trị ứng suất tương ñối ứng với tải trọng ở giai ñoạn mà sự chảy của mẫu không tăng hay giảm rõ rệt

19. Giới hạn chảy quy ước với giả thiết theo ñại lượng biến dạng dẻo khi tăng tải

tchσ

N/mm2 Giá trị ứng suất trong ñó biến dạng dẻo ñạt ñại lượng cho trước biểu thị bằng % ñối với chiều dài tính toán ban ñầu của mẫu hoặc chiều dài tính toán của ten-sơ-mét. ðại lượng cho trước phải ñưa vào chỉ số kí hiệu, vd: σ0,2

20. Giới hạn chảy quy ước theo giả thiết của ñại lượng biến dạng dư khi hạ tải

hchσ

N/mm2 Giá trị ứng suất tương ứng ñể sau khi hạ tải mẫu còn giữ lại ñộ giãn dài còn dư cho trước biểu thị theo % ñối với chiều dài tính toán ban ñầu của ten-sơ-mét

22. Giá trị ñộ bền tức thời

σb N/mm2 Giá trị ứng suất tương ứng với lực kéo lớn nhất trước khi mẫu ñứt (Pmax/F0)

23. Giới hạn ñộ bền khi N/mm2 Giá trị ứng suất ñược xác ñịnh bằng tỉ

182

ñứt số giữa lực kéo phá hỏng và diện tích mặt cắt ngang nhỏ nhất của mẫu sau khi ñứt

24. ðộ giãn tương ñối sau khi mẫu ñứt

dbδ Tỉ số giữa ñộ giãn dài tuyệt ñối của

mẫu sau khi ñứt với chiều dài tính toán ban ñầu

25. ðộ thắt tương ñối sau khi ñứt

%Ψ Tỉ số giữa ñộ thắt tuyệt ñối của mẫu sau khi ñứt với diện tích mặt cắt ngang ban ñầu


Mẫu thử có thể có mặt cắt ngang tròn, vuông chữ nhật, ví dụ hình dạng như trên hình 6.3 .

Chiều dài tính toán ban ñầu của mẫu có thể là: Lo = 5,65 0F hoặc Lo =

11,3 0F

Mẫu ñược cắt từ tấm kim loại có chiều dày từ 0,5 ñến 3mm, kích thước của mẫu ñược quy ñịnh trong bảng sau.

Bảng 6.15

Chiều dày mẫu (mm)

Chiều rộng mẫu (mm) Chiều dài tính toán (mm)

Từ 0,5 ñến 2

Lớn hơn 2 ñến 3

12,5

20,0

50

80

ðối với mẫu hình trụ, ñường kính danh nghĩa phần làm việc của mẫu có giá trị từ 3 – 30mm, sai lệch giới hạn cho phép bằng từ 0,1 ÷÷÷÷ 0,25 mm. ðối với các mẫu

Hình 6.1. Mẫu kim loại

1. Tiết diện tròn; 2. Tiết diện vuông

183

mặt cắt ngang chữ nhật, sai lệch giới hạn về chiều rộng danh nghĩa phần làm việc của mẫu qui ñịnh từ 0,2 ÷÷÷÷ 0,5mm.

Tỉ số giữa chiều rộng và chiều dày của mẫu có mặt ngang hình chữ nhật tỉ lệ theo kích thước của mẫu. Nếu chiều dày lớn hơn 3mm thì tỉ lệ này sẽ là 8 : 1.

Hình dáng kích thước các ñầu cuối mẫu cũng như hình dạng kích thước của phần kẹp vào máy thử cần phù hợp với tiêu chuẩn các ngành cặp máy thử. Phải có góc lượn ñều tại chỗ chuyển tiếp giữa phần làm việc và phần kẹp vào ngàm cặp.

Chiều dài làm việc mẫu phải nằm trong giới hạn:

- ðối với mẫu hình trụ từ L0 + 0,5d0 ñến L0 + 2d0.

- ðối với mẫu có mặt cắt hình chữ nhật có chiều dày lớn hơn 3mm thì từ L0 + 1,5 0F ñến L0 + 2,5 0F .

- ðối với mẫu có mặt cắt ngang hình chữ nhật có chiều dày nhỏ hơn 5mm thì từ L0+0,5b ñến L0+2b0.

Khi thử trọng tải, chiều dài làm việc của các mẫu phẳng có chiều dày nhỏ hơn 3mm và các mẫu hình trụ chọn giới hạn lớn nhất, còn ñối với các mẫu phẳng có chiều dày lớn hơn 3mm là L0 + 2 0F .

Mẫu thử ñược gia công trên các máy cắt kim loại. Nhám bề mặt phần làm việc của các mẫu hình trụ phải Ra ≤ 0,63µm, các mẫu phẳng Ra ≤ 2,5µm theo TCVN 2511-1978.

Mẫu thử phẳng từ kim loại cán, ñúc và các phôi loại khác có thể có bề mặt ban ñầu của phôi, phải dũa các cạnh bằng dũa mịn.

Chiều dài tính toán ban ñầu của mẫu ñược giới hạn bằng hai vạch với ñộ chính xác ñến 1%. ðể tính toán ñộ dài cần vạch trên phần làm việc của mẫu những khoảng 5mm hay 10mm bằng cách vạch nông hay bút chì.

Chiều dài tính toán ban ñầu và su khi ñứt của mẫu ñược ño với ñộ sai lệch ñến 0,1mm.

ðo các kích thước mẫu sau khi ñứt phải ñạt ñộ chính xác ñến 0,1mm.

ðo kích thước mẫu trước khi thử cần thực hiện ở 3 vị trí, mỗi vị trí ít nhất là 3 lần. Kích thước mặt cắt ngang ñược lấy là giá trị trung bình cộng cảu trị số ño tại vị trí ở giữa và hai ñầu phần làm việc của mẫu.


Thử kéo ñược tiến hành trên các máy vạn năng hay chuyên dùng có ñộ chính xác tương ứng với các tài liệu của nó.

Máy cần ñảm bảo ñúng tâm tin cậy khi cặp mẫu. Lực kép phải ñược tăng ñều. Tốc ñộ kéo phải ở trong giới hạn cho phép của ñiều kiện thử, khi giảm tải phải từ từ.

Hệ số máy – mẫu phải có ñộ ñặc trưng ñàn hồi K, khi chọn tốc ñộ ñặt tải phải kể ñến ñặc trưng K hoặc các tiêu chuẩn ñối với sản phẩm kim loại ñã có chỉ dẫn riêng.

184

1.2.4 Tiến hành thử và xử lý kết quả

Giới hạn chảy σch ñược xác ñịnh qua kim chỉ lực trên máy trong quá trình thử hoặc bằng ñồ thị kéo nhận ñược khi thử.

Giới hạn chảy trên trchσ và dưới d

chσ ñược xác ñịnh bằng ñồ thị kéo nhận ñược khi thử với ñiều kiện nếu tỉ lệ của biểu ñồ ñảm bảo 1mm trên trục tung tương ứng với ứng suất của mẫu không vượt quá 10N/mm2. Các giá trị này tương ứng với ñiểm chảy cao nhất ban ñầu và thấp nhất trong giai ñoạn chảy mà lực không tăng hay giảm rõ rệt ñược thể hiện trên ñồ thị.

Các giá trị này cũng có thể xác ñịnh trực tiếp theo kim chỉ thị của bộ phân ño lực, tương ứng ñiểm dừng ñầu tiên của kim chỉ lực và ñiểm dừng thấp hơn trước ñó trong giai ñoạn chảy mà lực không tăng hay giảm rõ rệt.

Khi xác ñịnh các giới hạn chảy chσ , trchσ , d

chσ thì tốc ñộ biến dạng tương ñối phải phù hợp với các ñặc trưng ñàn hồi K của hệ máy - mẫu trong các giới hạn từ 0,00025 ñến 0,0025 1/giây hoặc phù hợp với tiêu chuẩn ñối với tiêu chuẩn ñối với sản phẩm kim loại hay văn bản kỹ thuật tương tự.

Nếu tốc ñộ biến dạng tương ñối trong miền chảy không xác ñịnh ñược bằng cách trực tiếp thì ñiều chỉnh máy thử ñể có thể chính tốc ñộ ñạt tải cho ñến ñầu giai ñoạn chảy. Tốc ñộ ñó phải ở trong khoảng 3 ñến 30N/mm2giây. Tốc ñộ phải có tính ñến ñặc trưng K.

Giới hạn chảy qui ước tchσ xác ñịnh bằng phương pháp hoạ ñồ theo ñồ thị déo

hoặc nhờ ten-sơ-met trong quá trình tăng tải.

- Khi xác ñịnh bằng phương pháp hoạ ñồ, việc tăng giá trị biến dạng dẻo xuất phát từ chiều dài phần làm việc của mẫu. Sau khi phóng ñại một cách tỉ lệ giá trị tìm ñược của tỉ lệ xích ñồ thị, ñặt ñoạn dài nhận ñược lên trục hoành về phía ñiểm O, rồi vạch một ñường thẳng song song với OA. Tung ñộ giao ñiểm C của ñường thẳng song song này với ñường thẳng cong sẽ là giới hạn chảy qui ước theo giả thiết của ñại lượng biến dạng dư.

- Khi sử dụng ten-sơ-met thì sai số của ten-sơ-met không ñược vượt quá 5% giá trị biến dạng dài ñược ño.

- Khi xác ñịnh giá trị tchσ tỉ lệ xích của trục biến dạng không ñược nhỏ hơn 10:1

trong thử trọng tải của nó không nhỏ hơn 50:1.

Giới hạn chảy qui ước tchσ ñược xác ñịnh bằng phương pháp ñặt tải và bỏ tải

liên tiếp, sau khi ñặt mẫu vào ngàm máy, tăng lực ñể mẫu chịu ứng suất oσ không

quá 10% giới hạn chảy hchσ (xác ñịnh bằng ten-sơ-met), sau ñó mẫu chịu tải cho ñến

khi zσ = 2. Giữ lực từ 5 giây ñến 7 giây rồi hạ tải cho ñến ứng suất oσ mẫu lại chịu tải tiếp theo.

Trong quá trình tăng tải và bỏ tải, còn phải tiến hành ño ñể xác ñịnh biến dạng dư cho ñến khi hạ tải ñến ứng suất oσ .

Thử ñược dừng lại khi biến dạng dư ñã bắt ñầu vượt của ñại lượng ño tải trọng tương ứng với giới hạn chảy gây nên.

185

Nếu cần phải làm sáng tỏ hơn giá trị tính toán ñã ñược xác ñịnh của ñặc trưng thì cho phép sử dụng phương pháp tuyến tính hoá ñường hyperbon.

Giới hạn chảy dưới tác dụng của tải trọng với giả thiết theo ñại lượng biến dạng phần khi tăng tải ñược xác ñịnh bằng phương pháp ñồ thị theo sơ ñồ kéo hay nhờ ten-sơ-met trong quá trình chịu lực. Khi xác ñịnh bằng phương pháp ñồ thị, ñại lượng này ñã ñược tính toán theo giá trị biến dạng toàn phần, xuất phát từ chiều dài làm việc của mẫu, tăng một cách tỉ lệ giá trị tìm ñược của ñồ thị và từ ñiểm tương ứng ñó của trục hoành tiến hành vẽ một ñường thẳng song song với trục tung. Tung ñộ giao ñiểm của ñường này với ñường cong là tải trọng tương ứng với giá trị giới hạn chảy phải tìm.

Khi xác ñịnh các giới hạn chảy trchσ và d

chσ tốc ñộ ñặt tải phải ở trong giới hạn từ 5-30N/mm2 giây hoặc theo các tiêu chuẩn ñối với các sản phẩm kim loại khác.

Khi xác ñịnh giá trị ñộ bền tức thời bσ tải trọng ñược tăng từ từ cho ñến khi mẫu ñứt. Giá trị tải trọng trước khi mẫu ñứt tương ứng với ñộ bền tức thời của mẫu. Tốc ñộ bị biến dạng tương ñối ngoài giới hạn chảy không ñược quá (2δ ± 10 phần trăm chiều dài tính toán của mẫu trong một phút, nếu như trong các tiêu chuẩn về các kim loại không có các chỉ tiêu khác.

ðể tính chiều dài tính toán của mẫu sau khi ñứt L1, ghép chặt hai phần bị ñứt sao cho trục của chúng nằm trên một ñường thẳng. Nếu chỗ ñứt có khe hở do kim loại bị vỡ hay nguyên nhân khác thì phải tính các khe hở ñó.

Chiều dài tính toán của mẫu sau khi ñược tính toán như sau:

Trong trường hợp nếu khoảng cách từ chỗ ñứt ñể vạch giới hạn chiều dài tính toán gần nhất không bé hơn 1/3 L0 thì tính L1 bàng cách ño khoảng cách giữa hai vạch giới hạn của chiều dài tính toán.

Trường hợp không ñúng như trên (khoảng cách ñó bằng hay bé hơn 1/3 b0) thì phải chuyển chỗ ñứt về giữa mẫu.

- Gọi N là số khoảng chia trong chiều dài tính toán L0 (trước khi thử)

- Sau khi thử, ñánh dấu A tại vạch cuối cùng trên phần ngắn của mẫu thử là ñứt, ở phần dài bên kia của mẫu thử ñã ñứt. ðánh dấu B tại vạch sao cho các khoảng cách từ B ñến chỗ ñứt gần bằng và nhỏ hơn một vạch khoảng cách từ A ñến chỗ ñứt.

- Gọi n là số khoảng chia từ A ñến B, chiều dài tính toán sau khi ñứt L1 ñược tính như sau:

a) Nếu (N-n) là một số chẵn, ño khoảng cách giữa A và B, và từ B ñến vạch C là vạch ở cách B một ñoạn

bằng 2

nN − khoảng chia.

Ta có L1 = AB + 2BC

Hình 6.2. Cách tính L1 (sau khi ñứt)

Hình 6.3. Cách tính L1 (sau khi ñứt)

186

b) Nếu (N-n) là một số lẻ, ño khoảng cách giữa ñiểm A và ñiểm B, và từ B ñến vạch C’ và C” sao cho:

2

1"

−−=

nNBC khoảng chia:

2

1"

+−=

nNBC khoảng chia:

Ta có: L1=AB+BC"+BC"

Trong trường hợp, nếu chỗ ñứt ở giữa của 1/3 chiều dài ñó của mẫu và tính toán không cho ñộ giãn tương ñối nhỏ nhất cần thiết thì thử lại.

Mẫu ñứt ngoài giới hạn, chiều dài tính toán thì phải làm lại phép thử khác.

ðể tính ñộ thắt tương ñối sau khi ñứt của mẫu mặt cắt ngang tròn, cần ño ñường kính nhỏ nhất ở chỗ ñứt d1 theo hai phương vuông góc với nhau. Tính diện tích mặt cắt ngang F1 theo giá trị trung bình của số liệu ño ñược.

Tính diện tích F1 của mặt cắt ngang ở chỗ ñứt với mẫu dẹt (hình 10) theo công thức sau:

F1 = 0,25 (n + a0) (m + b0).

Trong ñó m và n là chiều rộng và chiều dài của mặt cắt ngang tại chỗ ñứt.

Mẫu ñứt ngoài giới hạn của hai ñầu cuối mẫu thì việc tính ñộ thắt tương ñối không ñược thực hiện, phải làm lại phép thử khác.

Làm tròn số nguyên kết qủa tính toán theo bảng sau.

Bảng 6.16

ðặc trưng cơ học ðơn vị

ño Giới hạn của giá

trị Làm tròn số nguyên

ñến

zσ , nσ , chσ , dchσ , tr

chσ , tchσ , zσ , h

chσ , zσ , tpchσ

N/mm2 ñến 1000

lớn hơn 1000

ñến 1,0

ñến 10,0

δ, ψ % không giới hạn ñến 1,0

1.3 Phương pháp thử uốn thép theo TCVN 198-1985

Tiến chuẩn này qui ñịnh phương pháp xác ñịnh khả năng chịu biến dạng dẻo của thép ñược biểu thị bằng góc uốn ở nhiệt ñộ 20 ± 150C.

Mẫu thử có mặt cắt ngang hình tròn, hình vuông, hình chữ nhât, ña giác không ñổi, ñược ñem biến dạng dẻo bằng cách uốn xung quanh một gối uốn có ñường kính xác ñịnh, ñến một góc uốn xác ñịnh hoặc ñến khi xuất hiện vết nứt nhờ tác dụng của một ngoại lực có hướng không ñổi.

Tiêu chuẩn này không áp dụng ñể thử ống, dây kim loại và mối hàn.

Hình 6.4

187

1.3.1 Kí hiệu

Ký hiệu, qui ước các thông số cho mẫu thử, gối uốn, gối ñỡ và các ñặc trưng xác ñịnh khi thử ñược nêu trên hình 6.6, 6.7 và bảng sau:

Bảng 6.17

Ký ước và qui ước

Tên gọi

a Chiều dày hay ñường kính mẫu thử, mm

b Chiều rộng mẫu thử, mm

L Chiều dài mẫu thử, mm

l Khoảng cách giữa các gối tựa hay chiều rộng của khuôn

Tạo nên ñộ uốn với rãnh chữ U hay chữ V, mm

R Bán kính gối ñỡ, mm

D ðường kính gối uốn giữa, mm

α Góc uốn, ñộ

1.3.2 Mẫu thử

a) Qui tắc lấy mẫu

Khi gia công mẫu bằng cưa, phay, bào, tiện ở nhiệt ñộ môi trường, hướng gia công phải song song với trục mẫu thử. Có thể dùng mỏ hàn hơi ñể cắt, khi ñó vết cắt phải cách mép của mẫu thử một khoảng lớn hơn chiều dày ban ñầu của vật liệu thử, nhưng không ñược bé hơn 20mm. Trong phạm vi 1/3 chiều dầy mẫu thử ở ñoạn giữa, không ñược có vết gia công do chạm, choòng, ñục và vết lõm do búa tạo nên. Nếu mẫu bị cong, phải nắn thẳng ở nhiệt ñộ môi trường, lực tác dụng khi nắn là lực tĩnh.

b) Hình dạng và kích thước mẫu

Mẫu thử là các mẫu có mặt cắt ngang tròn, vuông, chữ nhật, ña giác không ñổi. Mẫu hình vuông và chữ nhật cần làm lượn tròn mép bán kính lượn không ñược vượt quá 1/10 chiều dày mẫu thử.

ðối với vật liệu có chiều rộng ñến 20 mm, chiều rộng mẫu thử lấy bằng chiều rộng ban ñầu vật liệu thử. Nếu chiều rộng vật liệu thử lớn hơn 20mm cần cắt ra ñể lấy chiều mẫu thử từ 20 - 50mm với ñộ sai lệch ± 5mm sao cho chiều rộng bằng hai chiều dày mẫu thử. ðối với vật liệu thử có chiều dày dưới 3mm chiều rộng mẫu thử không vượt quá 20 ± 5mm.

Chiều dày mẫu thử bằng chiều dày ban ñầu vật liệu thử. Nếu chiều dày vật liệu thử vượt quá 25mm thì chiều dày mẫu thử ñược giảm ñi bằng cách gia công một mặt ñến 25mm, khi uốn mặt không gia công ñặt về phần bị kéo.

188

Trừ phương pháp thử trọng tài, có thể dùng mẫu thử có bề dày và bề rộng lớn

hơn.

ðường kính mẫu thử có mặt cắt ngang tròn hay ñường kính vòng ngoại tiếp của mẫu thử có mặt cắt ngang ña giác lấy bằng ñường kính ban ñầu (mặt cắt ngang tròn) hay ñường kính ban ñầu vòng tròn ngoại tiếp (mặt cắt ngang ña giác) của vật liệu thử. Nếu ñường kính ban ñầu vật liệu thử vượt quá 50mm thì gia công làm giảm ñến 20 - 50mm. Có thể giảm ñường kính mẫu thử ñến 20 - 30mm từ vật liệu có ñường kính ban ñầu lớn hơn 30mm. Những mẫu từ bán thành phẩm hay mẫu rèm nếu không có qui ñịnh riêng, bề dày lấy bằng 20 ± 5mm.

Chiều dài mẫu thử chọn phụ thuộc chiều dày mẫu thử và ñiều kiện tiến hành thử.


Thử uốn có thể tiến hành trên các máy thử vạn năng, máy nén, máy uốn sắt, êtô. Tuỳ phương pháp thử uốn, sử dụng các ñồ gá thích hợp như các gối ñỡ, rãnh chữ U hay V.

Chiều rộng các gối ñỡ, gối uốn cần phải lớn hơn chiều rộng mẫu thử. ðường kính gối uốn, bán kính gối ñỡ chọn theo các qui ñịnh riêng.

Khoảng cách giữa các gối ñỡ lấy bằng D + (2,5 - 3)a.

Máy thử phải ñảm bảo tầm quan sát phần kéo của mẫu thử trong suốt quá trình thử cho tới khi ñạt góc uốn cho trước hoặc xuất hiện vết nứt.

Hình 6.5

189

Góc giữa các mặt nghiêng của rãnh uốn cần phải phù hợp với hình 6.6. Lỗ hở của rãnh không ñược nhỏ hơn 125mm. Mép lỗ rãnh cần ñược làm lượn tròn.


Thử uốn có thể tiến hành theo một trong các phương pháp sau phụ thuộc yêu cầu sản phẩm thử.

- Uốn ñến khi ñạt ñược góc uốn cho trước (hình 6.5, 6.6). Uốn ñạt ñến góc uốn cho trước tiến hành bằng cách ñặt lực tăng từ từ, qua gối uốn ñặt ở giữa các gối ñỡ. Nếu không ñạt ñược góc uốn bằng phương pháp trên có thể ñặt lực trực tiếp vào các ñầu mẫu thử.

- Uốn ñến khi xuất hiện vết nứt ñầu tiên trong miền bị kéo ứng với góc uốn cho trước, cũng tiến hành như phương pháp trên.

- Uốn ñến khi hai cạnh của mẫu thử song song với nhau (hình 6.6), ñầu tiên tiến hành như trên. Sau ñó ñưa mẫu thử vào giữa hai tấm phẳng song song của máy, cho lực tăng từ từ khi ñạt ñược các cạnh của mẫu song song. Thử gá ñệm hay không có gá ñệm. Chiều rộng gá ñệm phải bằng ñường kính gối uốn.

- Uốn ñến khi hai cạnh của mẫu tiếp xúc với nhau. ðầu tiên uốn sơ bộ, sau ñó ñưa mẫu vào hai tấm phẳng song song của máy thử, lực tăng từ từ ñến khi hai cạnh của mẫu tiếp xúc với nhau.

Tải trọng tác dụng lên mẫu chậm và ñều ñể ñảm bảo biến dạng dẻo phát sinh tự do.

1.3.5 §¸nh giá kết quả

Xem xét kỹ các mép bên, mặt bên ngoài phần cong của mẫu thử sau khi uốn. ðánh giá kết quả thử theo tiêu chuẩn về sản phẩm kim loại ñã ñược qui ñịnh.

2.Thí nghiệm xác ñịnh các chỉ tiêu cơ học của thép theo AASHTO T244 (ASTM A370)

2.1 Thí nghiệm kéo

2.1.1 Thiết bị thử và vận hành

Hệ thống gia tải: nhìn chung có hai loại hệ thống gia tải, cơ học hay thủy lực, khác nhau chủ yếu ở sự biến thiên của tốc ñộ gia tải.

Hình 6.7

190

Gia tải: chức năng của thiết bị kẹp hoặc giữ của máy thí nghiệm là truyền tải trọng hai ñầu của máy tới mẫu cần thí nghiệm. Yêu cầu cơ bản là tải trọng phải truyền theo hướng trục. ðiều này ñòi hỏi tâm hoạt ñộng của các ñầu gá kẹp phải nằm trên ñường thẳng trùng với trục của mẫu ban ñầu và trong quá trình thí nghiệm, lực uốn hoặc xoắn ñược giữ ở mức tối thiểu.

Tốc ñộ thí nghiệm: cần ñảm bảo có thể ñọc tải trọng và biến dạng một cách chính xác. Khi thí nghiệm trong sản xuất, tốc ñộ thí nghiệm thường thể hiện qua:

- Tốc ñộ của con trượt chạy tự do

- Tốc ñộ riêng biệt của hai ñầu của máy thí nghiệm khi có tải

- Tốc ñộ tạo ứng suất trong mẫu

Tốc ñộ thí nghiệm cũng có thể biểu diễn theo tốc ñộ biến dạng của mẫu.

2.1.2 Mẫu thử

Lựa chọn mẫu thép tấm phù hợp với các ñặc tính qui ñịnh cho sản phẩm. Trừ một số trường hợp ñặc biệt, thép rèn thường ñược thí nghiệm theo hướng dọc. Các mẫu thí nghiệm phải có toàn bộ chiều dầy hoặc tiết diện của vật liệu ở trạng thái sau khi cán hoặc phải ñược gia công cơ khí theo như hình dạng và kích thước trên hình 6.8. Các thỏi mẫu lấy nguyên từ một ñoạn vật liệu sẽ ñược thí nghiệm với chiều dài 200mm nếu không có qui ñịnh khác.

Chuẩn bị mẫu thí nghiệm: mẫu ñược cắt bằng kéo, ñột, cưa, khoan hoặc cắt bằng máy hàn khí oxy từ các ñoạn vật liệu. Mẫu thường ñược gia công cơ khi (cắt gọt) ñể có tiết diện thu gọn ở phần giữa mẫu, nhằm mục ñích phân ñều ứng suất ở các tiết diện và ñể ñịnh vị vùng phá huỷ của mẫu. Khi thí nghiệm mẫu ñược cắt, ñột, cưa hoặc bằng bằng oxy cần chú ý loại bỏ các chỗ biến dạng, biến cứng hoặc bị nhiệt ñộ tác ñộng vào các vùng của lát cắt dùng ñể xử lý mẫu thí nghiệm.

Hình 6.8 Mẫu kim loại

1. Tiết diện tròn; 2. Tiết diện chữ nhật

191

Sự lão hóa mẫu thí nghiệm: trừ các qui ñịnh khác ñi, cho phép làm lão hóa mẫu thí nghiệm kéo. Có thể gia nhiệt theo chu kỳ thời gian sao cho không ảnh hưởng tới quá trình gia công trước ñó, không làm biến ñổi vật liệu. Quá trình lão hóa có thể ñược tiến hành ở nhiệt ñộ phòng với thời gian từ 24 ñến 48 giờ hoặc ở thời gian ngắn hơn với nhiệt ñộ cao hơn một chút bằng cách ñun trong nước sôi hoặc nung trong dầu hoặc trong lò.

Mẫu thử phải có kích thước hoặc ñược gia công như qui ñịnh. Mẫu thí nghiệm ñược chuẩn bị không hợp cách thường gây ra kết quả thí nghiệm không thoả mãn. Do ñó, cần chú ý khi chuẩn bị mẫu, ñặc biệt khi gia công cơ khí phải ñảm bảo tay nghề tốt. Diện tích tiết diện ngang của mẫu cần nhỏ nhất ở giữa của chiều dài mẫu ñể ñảm bảo phá huỷ xẩy ra trong ñoạn này. ðiều này ñược ñảm bảo bằng cách vuốt thon ñoạn chiều dài mẫu cho phép ñối với mỗi mẫu ñược mô tả ở các phần dưới ñây. Với vật liệu giòn, cần có ñường lượn có bán kính lớn ở các ñầu của chiều dài mẫu.

Bảng 6.18.Mẫu thí nghiệm tiết diện chữ nhật

Mẫu thí nghiệm tiêu chuẩn

Loại tấm dầy 38mm

Loại tấm mỏng rộng 12mm

Mẫu thí nghiệm loại nhỏ rộng 6mm

mm

G- Chiều dài mẫu

W- Chiều rộng mẫu

R- Bán kính góc lượn, min

L- Chiều dài toàn bộ, min

A- Chiều dài ñoạn hẹp, min

B- Chiều dài ñoạn kẹp, min

C- Chiều rộng ñoạn kẹp gần ñúng

200 ± 0,25

40 + 3 – 6

13

450

225

75

50

50 ± 0,1

12,5 ± 0,25

13

200

60

50

20

25 ± 0,08

6,25 ± 0,05

6

100

32

32

10

Bảng 6.19. Mẫu thí nghiệm tiết diện tròn

Mẫu tiêu chuẩn

Mẫu kích thước nhỏ tỷ lệ với mẫu tiêu chuẩn

mm

ðường kính danh nghĩa 12,5 8,75 6,25 4,00 2,50

192

G- Chiều dài mẫu

D- ðường kính mẫu

B- Bán kính góc lượn, min

A- Chiều dài ñoạn hẹp, min

50,0±0,10

12,5±0,25

10

60

35,0±0,10

8,75±0,18

6

45

25±0,10

6,25±0,12

5

32

16,0±0,10

4,00±0,08

4

20

10,0±0,10

2,50±0,05

2

16

2.1.3 Xác ñịnh các tính chất khi kéo

a) Giới hạn chảy - là ứng suất ñầu tiên xuất hiện trong vật liệu, nhỏ hơn ứng suất tối ña, mà tại ñó sự gia tăng biến dạng không kèm với sự gia tăng ứng suất. ðồ thị biến dạng – ứng suất ñược ñặc trưng bỏi một sự lên xuống rõ ràng hay một sự không liên tục. Giới hạn chảy có thể ñược xác ñịnh bằng một trong các phương pháp sau:

Phương pháp “ñiểm rơi tay ñòn hay ñiểm dừng” - ðặt tải trọng tăng dần lên mẫu với tốc ñộ không ñổi. Khi dùng máy có ñòn cân bằng, giữ cho ñòn cân bằng bằng cách cho ñối trọng chạy ra với tốc ñộ gần như cố ñịnh. Khi ñạt tới giới hạn chảy, ngừng tăng tải trọng, chạy ñối trọng ra sau vị trí cân bằng một chút và tay ñòn của máy sẽ rơi xuống trong một khoảng thời gian ngắn. Khi máy thí nghiệm ñược trang bị ñầu ghi chỉ số tải trọng, ta sẽ thấy một ñoạn lên xuống liên tục hoặc dừng lại của ñầu bút ghi ứng với sự rơi của tay ñòn.

Chú thích: tải trọng tại ñiểm rơi tay ñòn cho phép tính ñược giới hạn chảy.

Phương pháp ñồ thị tự ghi - Khi ñạt ñược ñồ thị có ñoạn ứng suất lên xuống liên tục bằng phương pháp có sử dụng thiết bị ghi tự ñộng này, hãy lấy ứng suất tương ứng với ñỉnh của ñoạn lên xuống hay ứng suất tại vị trí mà ñường cong hạ xuống là giới hạn chảy.

Phương pháp kéo toàn phần dưới tác dụng của tải trọng - Khi vật liệu thí nghiệm ñể xác ñịnh giới hạn chảy và mẫu thí nghiệm không thể biểu thị ñược biến dạng phi tuyến ñặc trưng cho giới hạn chảy như ở các phương pháp trên, có thể lấy một giá trị tương ñương với giới hạn chảy thực tế bằng phương pháp sau: Dùng một thiết bị kéo giãn tốt hơn. Khi tải trọng tạo ñược ñộ giãn dài danh nghĩa, ứng suất tương ứng với tải trọng này ñược xem là giới hạn chảy.

Chú thích: Các thiết bị tự ñộng xác ñịnh tải trọng tạo ñộ giãn dài cụ thể mà không ghi lại ñường cong ứng suất biến dạng có thể ñược sử dụng. Với thép có giới hạn chảy không lớn hơn 550MPa, giá trị gần ñúng là 0,127cm chiều dài thân mẫu, nhưng với giá trị lớn hơn 550MPa thì không ñược dùng phương pháp này chỉ trừ khi giới hạn bền tăng lên.

b) Giới hạn chảy quy ước – là ứng suất khi vật liệu có ñộ lệch nhất ñịnh khỏi vùng tỉ lệ ứng suất – biến dạng. ðộ lệch này ñược biểu diễn qua biến dạng dư, tính bằng % biến dạng tổng dưới tác dụng của tải trọng. Giới hạn chảy quy ước có thể ñược xác ñịnh bằng một trong những phương pháp sau:

Phương pháp biến dạng dư - Theo phương pháp này, cần có số liệu (ñồ thị tự ghi hay bằng số) ñể có thể vẽ ñồ thị ứng suất – biến dạng. Vẽ một ñoạn Om bằng giá trị biến dạng dư cụ thể (thường là 0.2%), vẽ ñường mn song song OA và ñịnh vị

193

ñiểm r tại chỗ mn giao nhau với ñường cong ứng suất – biến dạng, ứng suất R là ứng suất tại giới hạn chảy quy ước. Khi nêu giá trị ứng suất biến dạng theo phương pháp này, nên lấy cả giá trị biến dạng dư cụ thể, ở trong ngoặc hay ngay sau chữ giới hạn chảy quy ước. Ví dụ:

Giới hạn chảy quy ước (0,2% biến dạng dư) = 360MPa.

Khi dùng phương pháp này phải có bộ ño giãn có ñộ phóng ñại tối thiểu 250:1.

Phương pháp ño ñộ giãn dài khi có tải – Dùng cho các thí nghiệm nhằm xác ñịnh việc chấp nhận hay loại bỏ vật liệu có ñặc trưng ứng suất – biến dạng biết trước từ các thí nghiệm ñã có của vật liệu tương tự, mà theo ñó ñã vẽ ñược ñồ thị ứng suất – biến dạng, biến dạng toàn phần ứng với ứng suất mà tại ñó ñạt ñược biến dạng dư danh nghĩa phải thoả mãn giới hạn. Ứng suất trên mẫu khi biến dạng toàn phần ñạt tới là giá trị giới hạn chảy qui ước. Khi ghi lại giá trị giới hạn chảy qui ước nhận ñược bằng phương pháp này, giá trị của “ñộ giãn dài” danh nghĩa hay thường dùng sẽ ñược ñặt trong ngoặc sau giới hạn chảy chảy qui ước, ví dụ:

Giới hạn chảy (0,5% ñộ giãn dài khi có tải) = 360MPa.

Ghi chú:

Các thiết bị tự ñộng chỉ xác ñịnh giới hạn chảy qui ước mà không vẽ ñược ñường cong ứng suất biến dạng có thể dùng ñược khi chứng tỏ ñược ñộ chính xác của chúng .

Biểu ñồ ñộ giãn dài khi có tải sẽ biến ñổi rõ nét trong khoảng ñộ bền của thép khi thí nghiệm. Nhìn chung giá trị ñộ giãn dài khi có tải dùng cho thép có ñộ bền bất kỳ có thể ñược xác ñịnh từ tổng của biến dạng tỉ lệ và biến dạng dẻo ñạt ñược ở giới hạn chảy danh nghĩa, tính bằng công thức sau:

ðộ giãn dài khi có tải (mm/mm) = (YS/E) + r

Trong ñó:

YS- Giới hạn chảy quy ước, MPa

E- Môñun ñàn hồi, MPa

r- Biến dạng chảy giới hạn, mm/mm

c) Giới hạn bền– Tính giới hạn bền bằng cách chia tải trọng lớn nhất mà mẫu chịu khi thí nghiệm kéo cho tiết diện ngang ban ñầu của mẫu.

d) ðộ giãn dài – Thận trọng ghép hai miếng gãy của mẫu vừa thí nghiệm xong vào cho khớp nhau ở chỗ gãy và ño khoảng cách giữa các vạch trên thân mẫu, với ñộ chính xác 0,25mm cho mẫu có thân dài 50mm và nhỏ hơn, với ñộ chính xác tới 0,5% chiều dài thân mẫu trên 50mm. Có thể dùng thang phần trăm có ñộ chính xác

Hình 6.10

σ

194

0,5%. ðộ giãn dài là sự gia tăng chiều dài của thân mẫu thí nghiệm, biểu thị bằng tỉ lệ phần trăm so với chiều dài ban ñầu của thân mẫu thí nghiệm.

Nếu mẫu gẫy ở bất kỳ chỗ nào ngoài vùng giữa chiếm 1/2 chiều dài của thân mẫu hoặc ở chỗ ñục dấu hoặc vạch dấu trong ñoạn hẹp, giá trị ñộ giãn dài ñạt ñược có thể không có tính chất ñại diện cho vật liệu. Nếu ñộ giãn dài ño ñược như vậy thoả mãn các yêu cầu cụ thể tối thiểu không cần tiếp tục thí nghiệm nhưng nếu ñộ giãn dài ít hơn các yêu cầu thí nghiệm, hãy loại bỏ thí nghiệm này và thí nghiệm lại lần nữa.

e) ðộ thắt (ñộ co ngang) – Ghép hai miếng gẫy của mẫu vừa thí nghiệm xong vào cho khớp nhau và ño ñường kính trung bình hay là chiều rộng và chiều dầy ở chỗ có tiết diện nhỏ nhất, với ñộ chính xác như với kích thước ban ñầu. Hiệu số giữa diện tích ño ñược và diện tích tiết diện ban ñầu là ñộ thắt (ñộ co ngang).

2.2 Thí nghiệm uốn

Thí nghiệm uốn là một phương pháp ñánh giá tính giãn dài nhưng không thể xem là phương tiện ñịnh lượng ñể dự báo ñặc tính làm việc khi bị uốn trong quá trình sử dụng vật liệu. Tính khắc khe của thí nghiệm uốn thể hiện trước hết ở hàm số của góc uốn và ñường kính trong của mẫu ở vị trí uốn và của tiết diện ngang của mẫu. Các ñiều kiện này biến ñổi theo vị trí, hướng của mẫu thí nghiệm và thành phần hóa học, ñặc tính kéo, ñộ cứng, loại và chất lượng của thép thí nghiệm. thí nghiệm uốn có thể tiến hành theo ASTM E290.

2.3 Thí nghiệm ñộ cứng

Thí nghiệm ñộ cứng là phương pháp xác ñịnh khả năng chống ñâm xuyên và thường ñược dùng ñể ñánh giá gần ñúng giới hạn bền.

2.3.1 Thí nghiệm Brinell

Hình 6.9

195

Một tải trọng xác ñịnh ñược ñặt lên bề mặt phẳng của mẫu cần thí nghiệm qua một viên bi cứng có ñường kính biết trước. ðường kính trung bình của vết lõm ñược dùng như cơ sở ñể tính ñộ cứng Brinell. Thương số của tải trọng trên diện tích bề mặt vết lõm, xem là hình chỏm cầu, ñược gọi là ñộ cứng Brinell:

HB = )(

222 dDDD

P

−−π

Trong ñó:

HB- ðộ cứng Brinell

P- Tải trọng tác dụng, kg lực

D- ðường kính viên bi thép, mm

d- ðường kính trung bình của vết lõm, mm.

Thí nghiệm Brinell tiêu chuẩn dùng viên bi 10mm và tải trọng 3000kg cho vật liệu cứng và 1500kg cho các tiết diện mỏng hoặc vật liệu mềm.


Máy thí nghiệm ñộ cứng Brinell có thiết bị ño tải trọng ñộ chính xác tới 3%.

Kính hiển vi Micromet hoặc thiết bị tương ñương sao cho trong suốt dải ño sai số khi ñọc không vượt quá 0,02mm.

Bi tiêu chuẩn có ñường kính 10mm với sai số ñường kính không quá 0,01mm. Viên bi thích hợp ñể ñường kính không bị thay ñổi khi ấn bằng một lực 3000kg lực lên mẫu thí nghiệm.

b) Mẫu thử

Thí nghiệm ñược tiến hành trên một diện tích ñủ ñể loại bỏ chỗ có bề mặt bị khử cácbon và không ñồng ñều. Chiều dầy của vật cần thí nghiệm phải sao tải trọng không gây ảnh hưởng bằng cách ñể lại dấu vết hay chỗ phồng ra tại bề mặt ñối diện của mẫu.


Cần chỉ rõ các chi tiết trên mẫu vị trí ấn khi thí nghiệm ñộ cứng Brinell và số vết ấn cần thiết. Khoảng cách từ tâm vết lõm tới cạnh của mẫu hoặc cạnh của vết lõm khác phải ít nhất bằng 3 lần ñường kính vết lõm.

Gia tải ít nhất trong khoảng thời gian 10 giây. ðo hai ñường kính của vết lõm ở hai chỗ vuông góc với nhau với ñộ chính xác 0,1mm và ước lượng tới ñộ chính xác 0,05mm. Nếu hai ñường kính ñó khác nhau nhiều hơn 0,1mm thì hãy loại bỏ kết quả ñọc ñược và tiến hành ấn một chỗ khác.

Không ñược dùng viên bi thép cho mẫu thép có ñộ cứng trên 444HB và không dùng viên bi cácbit cho ñộ cứng trên 627HB. Thí nghiệm Brinell không nên dùng cho vật liệu có ñộ cứng trên 627HB.

2.3.2 Thí nghiệm Rockwell

ðộ cứng ñược xác ñịnh qua chiều sâu của vết lõm của ñầu nhọn kim cương hoặc của viên bi thép vào vật liệu trong ñiều kiện cố ñịnh cho trước. Trước tiên gia

196

tải, tải trọng phụ 10kg lực ñể tạo vết lõm ban ñầu và ñưa ñầu ño lên vật liệu và giữ nó vào vị trí. Tải trọng chính phụ thuộc vào thang ño ñược sử dụng và ñược gia tải làm tăng chiều sâu vết lõm. Sau ñó bỏ tải trọng chính nhưng vẫn duy trì tải trọng phụ, ñọc trực tiếp bảng ño giá trị của số ño Rockwell, số này tỉ lệ với hiệu số của chiều sâu ño tải trọng chính và tải trọng phụ tạo nên. ðây là một số bất kỳ và tăng khi ñộ cứng tăng. Thang ño dùng nhiều nhất ghi trên bảng “thang ño I”.

Bảng 6.21. Thang ño I

Kí hiệu thang ño

ðầu ño Tải trọng chính, kg lực

Tải trọng phụ, kg lực

B

C

Bi thép 1,6mm

ðầu kim cương

100

150

10

10

Máy ño ñộ cứng Rockwell trên mặt dùng ñể thí nghiệm thép rất mỏng hoặc các lớp bề mặt mỏng. Các tải trọng 15, 30 hoặc 45 kg lực ñược dùng thông qua bi thép hoặc ñầu kim cương ñể bao gồm cả khoảng giá trị ñộ cứng giống ñối với các tải trọng lớn hơn. Thang ño ñộ cứng trên mặt trình bày trong bảng “thang ño II”.

Bảng 6.22. Thang ño II

Kí hiệu thang ño

ðầu ño Tải trọng chính, kg lực

Tải trọng phụ, kg lực

15T

30T

45T

15N

30N

45N

Bi thép 1,6mm

Bi thép 1,6mm

Bi thép 1,6mm

ðầu kim cương

ðầu kim cương

ðầu kim cương

15

30

45

15

30

45

3

3

3

3

3

3

2.4 Thí nghiệm ñộ va ñập Charpy

Thí nghiệm ñộ va ñập Charpy là thí nghiệm ñộng lực trong ñó mẫu ñược chọn ñã qua gia công cơ khí hoặc mài bề mặt và tạo rãnh, ñược ñập vỡ bằng một cú ñập trên một máy thí nghiệm ñược thiết kế ñặc biệt. Các giá trị ño ñược có thể là năng lượng hấp thụ, tỉ lệ phần trăm gãy, ñộ nở ngang hay tổ hợp các giá trị ñó.

2.4.1 Thiết bị và ñiều kiện thử

Máy thí nghiệm ñộ va ñập Charpy là loại máy ñập gãy mẫu bằng một lần ñập của quả lắc tự do. Quả lắc tự do ñược thả từ một ñộ cao cố ñịnh sao cho năng lượng của lần ñập là cố ñịnh và biết trước. Chiều cao mà quả lắc ñạt tới sau khi làm gẫy mẫu sẽ ñược ño và dùng ñể xác ñịnh năng lượng dư của quả lắc. Mẫu ñược tựa theo phương nằm ngang như một dầm ñơn có trục của vết cắt theo chiều thẳng ñứng. Nó ñược ñập tại phần giữa của mặt ñối diện với vết cắt. Máy thí nghiệm Charpy thường

197

ñập mẫu bằng năng lượng từ 298 tới 359J và tốc ñộ tại ñiểm va ñập là 4,88 – 5,80 m/s.

Thí nghiệm thường ñược tiến hành ở nhiệt ñộ thấp. Có thể ñạt ñược nhiệt ñộ thấp một cách dễ dàng bằng cách dùng các chất lỏng lạnh trong phòng thí nghiệm như nước, nước ñá, nước ñá pha dung môi hữu cơ, nitơ lỏng. Các mẫu dùng cho thí nghiệm ở nhiệt ñộ thấp phải giữ ở nhiệt ñộ cụ thể trong ít nhất 5 phút trong chất lỏng làm lạnh và 60 phút trong không khí.

Với các thí nghiệm ở nhiệt ñộ cao, mẫu phải ñược ngâm trong dầu ñược quấy hoặc trong bể dung dịch thích hợp khác và giữ ở nhiệt ñộ ít nhất 10 phút nếu các mẫu ñó ñược sấy nung trong lò thì chúng phải ñược giữ tại ñó ít nhất 60 phút.

Khi không thí nghiệm ở nhiệt ñộ phòng, mẫu phải ñược ñặt vào máy và ñập gẫy trong 5 giây ñể giảm thiểu sự biến ñổi nhiệt ñộ trước khi gẫy.

2.4.2 Mẫu thử

Mẫu dọc có cắt lát vuông góc với bề mặt của vật ñem thí nghiệm. Thí nghiệm ñộ va ñập bao gồm 3 mẫu lấy từ một vật mẫu hoặc vị trí thí nghiệm.

Kích thước của mẫu cần ñược xác ñịnh cụ thể. Với vật liệu mỏng hơn 11mm phải dùng các cỡ nhỏ. Mẫu ñược chế tạo theo các kích thước và dung sai sau: 10 x 7,5 mm, 10 x 6,7 mm, 10 x 5 mm, 10 x 3,5 mm và 10 x 2,5 mm. ðáy vết cắt phải nằm vuông góc với bề mặt có cạnh rộng 10mm.

Phải ñặc biệt chú ý khi gia công cơ khí vết cắt dạng chữ V vì chỉ những sai lệch nhỏ về bán kính ñầu vết cắt cũng làm sai lệch rất nhiều số liệu thí nghiệm.

2.4.3 Xử lý kết quả

Lấy trung bình nhỏ nhất của ba mẫu thử. Không ñược có nhiều hơn một mẫu có giá trị nhỏ hơn giá trị trung bình. Không có giá trị ñơn nào nhỏ hơn 2/3 giá trị trung bình nhỏ nhất. CÂU HỎI ÔN TẬP 1. Trình bày các chỉ tiêu kỹ thuật của thép xây dựng; 2. Trình bày các thí nghiệm xác ñịnh các chỉ tiêu kỹ thuật của thép theo tiêu chuẩn TCVN và ASTM.

198

Chương 7

THIẾT KẾ THÀNH PHẦN VẬT LIỆU XÂY DỰNG

1. Tính toán các ñặc trưng vật lý và cơ học

1.1. Một mẫu ñá không có dạng hình học nhất ñịnh, cân trong không khí nặng 80

gam. Sau khi bọc parafil và cân trong nước nặng 40 gam. Lượng parafin dùng ñể

bọc mẫu là 0,85 g. Biết khối lượng riêng của parafin là 0,9 g/cm3.

Tính khối lượng thể tích của mẫu ñá ñó.

Bài giải

Thể tích parafin bọc ñá:

0.75:0.9=0.833 cm3

Thể tích của mẫu: 917.39833.01

40)75.080(=−

−+=V cm3

Khối lượng ñơn vị của mẫu ñá:

γ=80:39.917=2.004 g/cm3

1.2. Một mẫu ñất hình trụ ñường kính 5cm và chiều cao 5cm. Cân trong ñiều kiện

khô nặng 245 gam, sau khi bão hoà nước cân nặng 249 gam. Tính khối lượng thể

tích và ñộ hút nước của mẫu ñất.

Bài giải

Thể tích của mẫu:

123.985.5.2.14.3. 2.2 ==Π= hdV cm3

199

khối lượng ñơn vị γ=245g: 98.125cm3=2.5g/cm3

ðộ hút nước theo trọng lượng là:

%63.1100245

245249=×

−=H

ðộ hút nước theo thể tích là

B = γ xH=2,5 x 1,63=4,1%

1.3. Một mẫu ñá tự nhiên nặng 77 gam. Sau khi bão hoà nước nặng 79 gam. Biệt

khối lượng riêng của mẫu p=2,67 g/cm3 và ñộ bão hoà nước theo thể tích 4,38%.

Bài giải

ðộ hút nước theo trọng lượng là:

%6.2%100.77

7779=

−=H

Khối lượng ñơn vị của mẫu ñá:

γ = B.H=4.28 x 2.6 =1.645 g/cm3

§é rçng cña mÉu: r=(1-γ/ρ) x 100%= (1-1.645/2.67) x 100%=38.4%

ðộ ñặc của mẫu:

d=100-38.4=61.6%

1.4. Một vật liệu ở trạng thái tự nhiên có khối lượng thể tích là 1400 kg/m3, ñộ ẩm

là 3% theo thể tích. Sau khi bão hoà nước dưới áp lực, khối lượng thể tích tăng lên

tới 1700kg/m3.

Xác ñịnh ñộ rỗng của vật liệu.

Bài giải

Lượng nước chúa trong 1m3 vật liệu

1kg x3% x1000= 30 kg.

Khối lượng khô là:

1400-30=1370 kg

Thể tích nước có trong mẫu là:

1700-1370=330 kg=330 dm3

ðộ bão hoà nước chính bằng thể tích lỗ rỗng của mẫu (Cbh=1)

r=33%

1.5. Một mẫu ñá granit có khối lượng thể tích là 2,7 g/cm3. Khi cho mẫu hút nước

dưới áp lực thì mẫu có ñộ hút nước theo khối lượng là 3,71%.

Biết Cbh=0,8; pn=1,0g/cm3.

Hãy xác ñịnh khối lượng riêng của mẫu ñá.

200

Bài giải

Tõ c«ng thøc: %51.128.0

7.3*7.2.====

bh

bhp

bh

bhv

C

H

C

Hr

γ

mÆt kh¸c: 100)1( xrργ

−=

Ta suy ra khối lượng riêng của mẫu ñá

ρ= 3,08g/cm3.

1.6. Thiết lập công thức tính khối lượng riêng của một vật liệu hỗn hợp gồm 3 vật

liệu thành phần. Biết khối lượng riêng của từng vật liệu thành phần và tỷ lệ phối

hợp của chúng trong vật liệu hỗn hợp.

Bài giải

Gọi tỷ lệ phối hợp theo khối lượng của các vật liệu thành phần là.

G1: G2:G3= 1:x:y

Ta có: G2=x.G1

G3=y.G1

Từ công thức ñịnh nghĩa: ρ= aV

G

Ta cã:

=++++

==321

321

aaaa VVV

GGG

V

Gρ

3211

31

1

3

3

2

2

1

1

321

11

.2

1

).1(

P

y

P

x

P

yx

GP

y

P

x

P

Gyx

P

G

P

G

P

GGGG

++

++=

++

++=

++

++

1.7. Thiết lập công thức tính khối lượng của một vật liệu ở trạng thái khô khi biết

khối lượng thể tích ở trạng thái ẩm và ñộ ẩm của nó. Giả thiết khi thay ñổi ñộ ẩm

thì thể tích của vật liệu không thay ñổi.

Áp dụng công thức mới thiết lập ñể tính toán với loại vật liệu có wγ = 2,640g/cm3 và

ñộ ẩm w=5%.

Bài giải

Từ công thức xác ñịnh ñộ ẩm của vật liệu

%100k

kw

G

GGW

−=

Chia cả tử và mẫu số cho V0( với giả thiết khi hút ẩm thể tích của vật liệu không

thay ñổi). Ta có: %100.k

kw

γ

γγϖ

−=

201

từ ñó suy ra: w

wk

01.01+=

γγ

Trong ñó:

ðộ ẩm W tính bằng %.

áp dụng trong trường hợp vật liệu có:

3/.65.2 cmgk =γ

và ñộ ẩm w= 5%.

Ta cã: 524.2015.01

650.2=

+=kγ

1.8. Khi thí nghiệm ép một mẫu ñá hình lập phương có cạnh a = 10cm. Áp lực lớn

nhất lên mặt pitông là p = 100at. ðường kính mặt pitông là 399 mm. Tính lực phá

hoại và cường ñộ giới hạn của mẫu khi có lực phá hoại ñó.

Trong tính toán phần lực mất mát khi pitông có tải là 20p và khi không có tải là

600daN.

Bài giải

Lực phá hoại mẫu thử P:

daNppdp

P 12237260020004

9.3914.3100

4

.. 2

21

2

=−−××

=−−=π

.

Cường ñộ phá hoại mẫu thử:

R=122400 /10x10=1224 daN/cm2

1.9. Một máy ép thuỷ lực có các mức thang 1500; 3000; 5000 KN. Phải nhấc thang

ñó ñến mức thang nào ñể ép mẫu bê tông hình lập phương có cạnh a = 15cm, tuổi

28 ngày cường ñộ thiết kế của bê tông là 40 MPa; mẫu bê tông hình trụ, cường ñộ

nén là 60MPa.

Bài giải

Khi cường ñộ bê tông là 40MPa, mẫu hình lập phương, tải trọng phá hoại là: 400 x

15 x 15 =90.000 daN. Khi ñó ñặt thang 1500KN (150tấn)

Khi cường ñộ bê tông là 60MPa, mẫu hình trụ, tải trọng phá hoại là: 800x3.14 x 15

x 15/4 = 164850 daN. Khi ñó ñặt thang 3000KN (300tấn)

1.10. Kéo căng một trục thép có chiều dài 1=100mm, tiết diện ngang F = 200mm2

bằng một lực P = 500daN. ðộ kéo dài tuyệt ñối ∆l = 0,0125mm.

Xác ñịnh ñộ kéo dài tương ñối, ứng suất và modun ñàn hồi của thép.

Bài giải

ε=Cl/l =0.0125/100=0.000125

δ =P/F=500/0.2=2500 daN/cm2

202

E=δ/ε =2500/0.000125=2.106 daN/cm2

1.11. Một trục thép có chiều dài l = 1,2m. ñườn kính của nó phải như thế nào ñể có

thể giữ ñược một vật nặng 4000daN.

Tính ñộ giãn dai tuyệt ñối của trục, nếu [σ] = 1600 daN/cm2 và moñun ñàn hồi của

thép E = 2.166 daN/cm2

Bài giải

F=4000/1600=2.5 cm2

Cl=P.l/E F=4000 x 120/2.106 x 2.5 =0.096 cm

1.12. Một tấm bản bê tông có cường ñộ khi ép tĩnh là 600 daN/cm2. Khi thí nghiệm

ñộng, thời gian ñặt tải của các mẫu ñến lúc phá hoại là:

1/ 0,01 séc

2/ 0,02 séc.

Trong các trường hợp ñó, cường ñộ ñộng sẽ lớn hơn bao nhiêu lần?

Bài giải

Quan hệ giữa cường ñộ ñộng và cường ñộ tĩnh theo công thức.

t

dd R

RK =

Trong ñó hệ số Kd ñược qui ñịnh theo thực nghiệm như sau:

ðối với t= 0.1 séc→Kd= 1.38

ðối với t= 0.02 séc→Kd= 1.56

Khi t= 0.1 séc→ Rd= 1.38 x 600= 828 daN/cm2

Khi t= 0.02 séc→ Rd= 1.56 x 600= 936 daN/cm2

Cường ñộ ñộng lớn hơn cường ñộ tĩnh là:

Trường hợp 1: 828-600=228 daN/cm2

Trường hợp 2:936-600=336 daN/cm2

1.13. Tính toán và so sánh giữa các hệ số phẩm chất xây dựng của CBAM, sợi thuỷ

tinh, gỗ mỏng va thép.

Cường ñộ giới hạn và khối lượng thể tích cho theo bảng sau:

Tên vật liệu Khối lượng thể tích

kg/m3 Cường ñộ giới hạn khi kéo daN/cm2.

CBAM 1900 9.500

Sợi thuỷ tinh 1430 2.800

Gỗ mỏng 1050 1.100

Thép CT3 7850 4.150

Bài giải

Hệ số phẩm chất của các vật liệu lần lượt là

203

CBAM=5

Sợi thuỷ tin=1.96

Gỗ mỏng= 1.05

Thép CT3= 0.53

1.14. Một mẫu granit có thành phần như sau: 32% thạch anh; 58% ốctôcla; 10%

mica.

Tính hàm lượng % của SiO2 và AL2O3 có trong thành phần của granit, nếu trong

mica có 50% là SiO2 và 30% là AL2O3.

Bài giải

Phân tử lượng của ốctócla (K20. Al203.6 Si02)

94+102+6.60=556

Tỷ lệ Si02 có trong thành phần của Octocla tham gia vào thành phần của ñá Granit

(%)5.37556

360.58 =

Tỷ lệ Al203 có trong thành phần của Octocla tham gia vào thành phần của ñá Granít.

(%)6.10556

120.58 =

Tỷ lệ Si02 có trong mica tham gia vào thành phần của ñá Granit.

10x 0.5 = 5(%)

Tỷ lệ Al203 có trong mica tham gia vào thành phần của ñá Granit

10x 3= 30(%)

Vậy:

- Tổng lượng Si02 có trong ñá granit là:

32+37.5+5=74.5(%)

- Tổng lượng Al203 có trong ñá Granit là

10.6+3= 13.9 (%)

1.15. Một mẫu ñá thiên nhiên, qua phân tích có thành phần như sau:

CaO: 0,7% SiO2: 71,97%

AL2O3: 16,46% Na2O: 2,95%

K2O: 5,54% H2O: 2,42%

Các khoáng vật phụ thêm vào thành phần của ñá là: thạch anh, mica, ốctôcla, anbit,

a-nooc tít.

Xác ñịnh hàm lượng % của từng khoáng vật.

Bài giải

- ðá thạch anh: 31.87%

- Octocla: 21.16%

- Muut skobit: 17%

204

- Aubit: 24.97%

- A- nooctít: 3.47%

- Tạp chất và nước: 1.53%

2. Chất kết dính vô cơ

2.1. Tính khối lượng thể tích và ñộ rỗng của ñá thạch cao ñể trát với ñộ ẩm sau khi

sấy là 12% ( theo khối lượng của vật liệu khô).

Khi ñông cứng thể tích thạch cao tăng lên 1%.

Khối lượng riêng của thạch cao theo khối nửa nước (CaSO4.0,5H2O) là 2,6 g/cm3,

còn của thạch cao ñông cứnglà 2,3g/cm3.

Thành phần của vữa thạch cao theo khối lượng là: thạch cao /nước = 1/0,5.

Bài giải

Quá trình ñông cứng của ñá thạch cao theo công thức sau:

CaSO4.0.5H2O +1.5H2O =CaSO4.2H2O

145+27=172

Tỷ lệ H2O là: 0.186

Thể tích ñặc của vữa thạch cao là: V=1/2.6 +0.5=0.884

Thể tích tuyệt ñối của ñá thạch cao là: V=(1+0.186)/2.3=0.517

ðộ ñặc của ñá thạch cao là: 0.517/0.884 x 0.101=0.57

ðộ rỗng : 1-0.57=0.43

khối lượng ñơn vị là: (1+0.186) x 1.12/0.884 x 1.01 = 1.48 g/cm3

2.2. Trong 1m3 vôi nhuyễn chứa bao nhiêu vôi và nước, nếu khối lượng thê tích của

nó bằng 1400kg/cm.

Bài giải

Gọi khối lượng của vôi là V

V/ρV+1400-V=1000 dm3

Vậy V=781 kg chiếm 55%, nước 45%

2.3. Tìm khối lượng thể tích của vôi nhuyễn nếu nước trong nó chiếm 50% theo

khối lượng riêng của vôi là 2,05g/cm3.

Bài giải

Khối lượng thể tich của vôi nhuyễn là

1000/(500/2.05 +500) =1.430 g/cm3

2.4. Xác ñịnh ñộ rỗng trong ñá xi măng ñông cứng chế tạo từ xi măng poóc lăng.

Biết:

205

- Vữa xi măng khi ñông cứng chứa 28% nước. Lượng nước kết hợp là 20% theo

khối lượng xi măng.

- Khối lượng riêng của xi măng poóc lăng là 3,1g/cm3.

Bài giải

Thể tích ñặc của vữa xi măng:

6.028.01.3

1=+=V

Thể tích ñặc của ñá: 0.2+1/3.1=0.52

ðộ ñặc: 0.52/0.6=0.86

2.5. ðể chế tạo xi măng poóc lăng, người ta dùng ñá vôi và ñất sét cho trong bảng

dưới:

Tỷ lệ giữa ñá vôi và ñất sét phải như thế nào ñể có thể nhận ñược xi măng poóc lăng

có hệ số bão hoà Kbh=0,9.

Thành phần hoá

học

Tên

CaO MgO SiO2 Al2O3 F2O3 Ghi chú

ðá vôi 48 5 8 1 0,7

ðất sét 6 1 55 10 6

Bài giải

Quan hệ của ñất sét và ñá vôI là 1/X khi ñó ta có:

9.08.2

35.065.1

2

3232 =−−

=SiO

OFeOALCOKTH

9.0)855(8.2

)7.06(35.0)10(65.1486=

+

+−+−+=

X

XXXKBH

Giải ra ta có X=2.3

Vậy quan hệ giữa ñất sét và ñá vôi là : 1/2.3

2.6. Khả năng hoạt tính của clinke xi măng phải như thế nào ñể có thể nhận ñược xi

măng poóc lăng puzôlan mác 500 (mà xi măng ñó có 25% chất ñộn trêpen).

Giả thiết rằng chất ñộn không tham gia vào sự ñông cứng của xi măng trước 28

ngày.

Bài giải

ðể nhận ñược xi măng Pooclăng puzolan với cường ñộ 500 daN/cm2, cần thiết có xi

măng pooclăng mác R28; cường ñộ này xác ñịnh bằng phương trình sau:

0.75.R28=500

R28=500/0.75=660 daN/cm2

2.7. Có một số mẫu dầm chế từ xi măng có kích thước (4x4x16) cm. Người ta thực

hiện thí nghiệm ép và uốn ở giữa ñầm, kết quả như sau:

206

- Khi uốn: 46,8;51 và 52 daN/cm2.

- Khi ép: Tải trọng phá hoại là:8000 và 7900 daN.

Xác ñịnh mác của xi măng?

Bài giải

Mác của xi măng có thể tích xác ñịnh theo TCVN khi ép tải trọng qua những tấm

thép có kích thước 4 x 6.25 cm2.

Vậy diện tích ép là: 25 cm2

Khi thí nghiệm uốn có kết quả: 46.8; 51 và 52 daN.cm2. Có thể lấy trung bình cộng

của mẫu có kết quả lớn tức là: 51.5 daN/cm2

Khi thí nghiệm nén có kết quả trung bình của 4 mẫu lớn hơn là:

32325

8000

25

8100

25

8200

25

8000

4

1=

+++ daN/cm2

Tính theo TCVN mác của xi măng là 30 (PC30).

2.8. Xác ñịnh ñộ rỗng của ñá xi măng, nếu lượng nước trong vữa xi măng là 50%

theo khối lượng xi măng và lượng nước kết hợp là 22% theo khối lượng xi măng

khi vữa xi măng rắn chắc. Khối lượng riêng của xi măng là 3.1g/ cm3.

Bài giải

Thể tích tự nhiên của vữa xi măng là: 82.05.01.3

1=+

Thể tích ñặc của ñá xi măng là: 54.022.01.3

1=+

ñộ rỗng của ñá xi măng là: %)34(34.082.0

54.01 =−

3. Bê tông xi măng

3.1. Hãy thiết lập công thức xác ñịnh moñun ñộ lớn Mñt của cát theo lượng sót riêng

biệt a1 của sàng tiêu chuẩn và qua ñó nhận xét về ý nghĩa của moñun ñộ lớn.

Bài giải

Lượng sót riêng biệt trên các sàng tính theo công thức:

100.G

Ga i

i =

Ở ñây: ai- lượng cát sót trên sàng có kích thước lỗ sàng di

G- trọng lượng cát khô thí nghiệm (1000 gam)

Lượng sót tích luỹ Ai trên các sàng có kích thước lỗ sàng ai là tổng các lượng sót

riêng biệt của các sàng có kích thước lỗ sàng lớn hơn nó cộng với lượng sót riêng

biệt của nó. Tức là:

207

A2.5=a2.5; A1.25=a2.5+a1.25; v.v…

Thay thế lượng sót tích luỹ bằng lượng sót riêng biệt vào công thức từ mô ñun ñộ

nhỏ ta có:

100

.2.3.4.5 14,0315,063,025,15,2 aaaaaM dl

++++=

Chỉ số “a” 2.5; 1.25; 0.63; 0.315; 0.14 ký hiệu kích thước lỗ sàng

3.2. Hãy xác ñịnh ñộ rỗng của cốt liệu và so sánh hiệu quả khi làm thay ñổi cách sắp

xếp của các hạt cốt liệu (giả thiết tất cả là hình cầu ñường kính ñồng nhất) theo mô

hình (A) và B (b) dưới ñây (hình 7.1). Hãy chứng minh rằng ñộ rỗng của hỗn hợp

cốt liệu của một cấp hạt thì không phụ thuộc vào giá trị ñường kính hạt mà chỉ phụ

thuộc vào các sắp xếp các hạt khi ñầm chặt.

a) b)

Hình 7.1

Bài giải

Trường hợp a)

Giả thiết trong mỗi hạt cốt liệu không có lỗ rỗng. Gọi ñường kính hạt là D

Xét một khối lập phương mỗi cạnh là 1 ñơn vị chiều dài. Như vậy số hạt trên 1 cạnh

là 1/D; trong một ñơn vị thể tích có chứa 1 số hạt là: nDD

==

3

311

Thể tích tự nhiên: V0=1 ñơn vị thể tích

Thể tích ñặc: 52.066

1

6

3

3

3

==×==πππ D

D

DnVa

ðộ ñặc: %52.01

52.0

0

===V

Vd a

ðộ rỗng: r=1-d=1-0.52=0.48%

Trường hợp b)

208

Nối các hình cầu ñường kính D, cứ 4 hạt liên tiếp trong không gian ñường nối tâm

của chúng sẽ tạo thành 1 hình chóp tam giác ñều cạnh là D, ñường cao là 3

2D.

Hình chóp tam giác ñều có chứa 4 mảnh hình cầu bằng nhau, mỗi mảnh có thể tích

bằng 1/26 thể tích hình cầu ñường kính D (tính gần ñúng)

Thể tích tự nhiên V0 là thể tích hình chóp tam giác

32

0 12.03

2

4

3

3

1.

3

1D

DDhFV =×==

Thể tích ñặc là tổng thể tích của 4 mảnh hình cầu

33

08.024

3

26

14 D

DVa =

××= π

ðộ ñặc: %6767.012.0

08.03

3

0

====D

D

V

Vd a

ðộ rỗng: r =1-d =1-0.67 = 0.33=33%

Các công thức tính ñộ ñặc và ñộ rỗng trong cả hai trường hợp ñều không phụ thuộc

vào giá trị của D. ñộ rỗng là một hằng số: Mô hình a có ñộ rỗng là 48%

Mô hình b có ñộ rỗng là 33%

So sánh hai mô hình sắp xếp cốt liệu thì mô hình b so với mô hình a có hai ñiểm

mạnh:

- ðộ rỗng của toàn hệ nhỏ hơn rất nhiều

- Các hạt ñạt trạng thái cân bằng ổn ñịnh không còn khả năng chuyển vị, do ñó toàn

hệ là một khối cứng rắn tạo khả năng chịu lực cao cho bê tông.

3.3 Kết quả sàng phân tích hai loại hỗn hợp ñá dăm ở bảng sau:

Bảng 7.1

Lượng sót riêng biệt % trên các sàng có kích thước lỗ sàng(mm) Lượng hỗn

hợp ñá dăm 40 20 10 5

No1 5 45 45 5

No 2 0 4 92 4

Hãy xét chúng có phù hợp với quy ñịnh TCVN không?

Bài giải

Dmax là kích thước lỗ sàng mà lượng sót tích luỹ bé hoặc bằng 5% và gần 55 nhất.

mmD II 20max =

Dmin là kích thước lỗ sàng mà lượng sót qua sàng < 5 ở ñây

mmDmmD III 5;5 maxmin ==

( )minmax2

1DD + của ñá dăm N01=20mm

209

Của ñá dăm N02=10mm

ðể xét 2 loại ñá dăm N01 và N02 ta phải ñổi ra lượng sót tích luỹ:

Lượng sót tích luỹ % trên các sàng kích thước (mm) Loại ñá dăm

40 20 10 5

N01

N02

5,0

0

50

4

95

96

100

100

Vẽ ñường biểu diễn thành phần hạt của 2 loại ñá dăm lên quy phạm ta thấy N01 thoả

mãn còn N02 có nhiều nhóm hạt trung gian quá không ñạt yêu cầu.

3.4. Ba loại cát có lượng sót riêng biệt trên các sàng 5; 2,5; 0,63; 0,315; 0,14 mm

như trong bảng 7.2. Xác ñịnh cấp phối, môñun ñộ lớn, tỉ diện tích và ñộ rỗng của ba

loại cát ñó.

Bảng 7.2

Lượng sót riêng biệt trên từng sàng (% khối

lượng cát) có kích thước lỗ sàng (mm) STT

5 2,5 1,25 0,63 3,315 0,14

Lượng lọt

qua sàng

0,14mm(%)

Khối

lượng

riêng

(kg/m3)

Khối

lượng thể

tích

(kg/m3)

1

2

3

0

9

0

5,4

5,5

2,3

14,6

15,5

3,5

22,0

42,0

10,0

44,0

15,0

33,0

12,6

8,0

30,0

1,4

5,0

27,2

2630

2645

2620

1630

1560

1400

Bài giải

Vẽ ñường thành phần hạt của 3 loạ cát trên biểu ñồ so với biểu ñồ tiêu chuẩn. Kết

quả loại cát 1 là phù hợp. Mk1=2.52; Mk2=3.07; Mk3=-1.4. Như vậy loại cát 1 là

cát trung bình, cát 2 là lớn và cát 3 là nhỏ. Diện tích bề mặt riêng của cát ñược tính

theo công thức A.C Ladinxki:

( )14.03.063.025.15.25 168425.01000

35.6aaaaaa

KS +++++

×=

trong ñó hệ số k=1.3 -1.65

Cát loại 1: S=75.8cm2/kg; Cát 2: S=76.4cm2/kg; Cát 3: S=137.5cm2/kg.

ñộ rỗng r1=38%; r2=41%; r3=46%

3.5. Tính toán thành phần bê tông nặng với yêu cầu cường ñộ nén là 30MPa mẫu

hình lập phương, xi măng PC40; ρX=3.1, γX=1.3, cát lớn có ñộ ẩm là 7%, khối

lượng riêng là 2.63, khối lượng ñơn vị là 1.48 ñá dăm có ñường kính lớn nhất là

40mm, khối lượng riêng là 2.63, khối lượng ñơn vị là 1.48. ðộ sụt 2cm.

Bài giải

Tỷ lệ N/X tính ra từ công thức thực nghiệm:

210

−= 5.0.X

NRAR Xb (1) hay

+= 5.0.1 N

XRAR Xb (2)

Giá trị của A và A1 lấy theo bảng sau:

ðặc tính cốt liệu của bê tông A A1

Cốt liệu chất lượng cao

Cốt liệu bình thường

Cốt liệu chất lượng thấp

0.65

0.60

0.55

0.43

0.40

0.37

ðối với bê tông có tỷ lệ 4.0≥X

N thì dùng công thức (1)

ðối với bê tông có tỷ lệ 4.0<X


xb

X

RR

R

X

N

6.05.0

6.0

×+=

57.06400.05.0300

400.6.0=

×+=

X

N

Lượng nước tra theo bảng 5.14- Giáo trình VLXD với ñộ sụt bằng 2cm, D=40mm,

N=175lít. lượng xi măng X=175/0.57=310kg. ðộ rỗng của ñá: 0.43.

kgdr

D

DD

12801..

1000=

+=

ργα

Lượng cát: kgC 60063.2)6.2

1280175

1.3

3101000( =−−−=

Khối lượng của bê tông tươi: 2365kg/m3

3.6. Có hai loại cát A và B. Thành phần hạt của chúng ghi trong bảng 7.3.

Bảng 7.3

Lượng sót tích luỹ (%) trên các sàng có kích thước lỗ sàng (mm) Loại cát

5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,14

Cát A

Cát B

0

0

7

30

12

50

40

75

65

90

100

100

ðánh giá cấp phối của hai loại cát ñó. Nếu cấp của hai loại cát ñó ñều không ñạt, thì

phối hợp chúng theo phương pháp biểu ñồ chữ nhật. Xác ñịnh tỷ lên phối hợp hai

loại cát ñể ñược cát hỗn hợp có cấp phối ñạt yêu cầu.

Bài giải

Vẽ ñường cấp phối hạt cát A,B trên biểu ñồ cát tiêu chuẩn. Kết quả cả hai loại cát

ñều không ñạt yêu cầu. Phối hợp theo biểu ñồ hình chữ nhật (xem hình 7.2)

Phương pháp toạ ñộ hình chữ nhật là phương pháp phối hợp hai loại cốt liệu không

hợp tiêu chuẩn thành một hỗn hợp có thành phần hạt hợp tiêu chuẩn. Phương pháp

211

này cho phép tìm ñược tỷ lệ phối hợp hai loại cốt liệu ở từng ñường kính hạt khác

nhau. Tỷ lệ phối hợp của hai loại cốt liệu là tỷ lệ thoả mãn ở tất cả các ñường kính

hạt.

Lập biểu ñồ hình chữ nhật với trục thẳng ñứng là lượng sót tích luỹ của cốt liệu 1,2

Trục nằm ngang là tỷ lệ của cốt liệu 1,2 trong hỗn hợp (chia từ 0-100% và ngược

lại). Vẽ ñường biểu diễn lượng sót tích luỹ của các hỗn hợp tại từng ñường kính. So

sánh với tiêu chuẩn ñể xác ñịnh các vùng phù hợp cục bộ. Tổng hợp ñể xác ñịnh

vùng phù hợp chung. Xác ñịnh tỷ lệ phối hợp cát A và B là 50/50%.

PHÇN TR¡M CèT LIÖU 2 TRONG HçN HîP

l¦îNG SãT TÝCH LUü CèT LIÖU 2

l¦îNG SãT TÝCH LUü CèT LIÖU 1

PHÇN TR¡M CèT LIÖU 1 TRONG HçN HîP

Atc

A=2,5A1

Atc

Atc

Atc

A=1,25

A=0,63

A=0,315

A=0,14

A2

A3

ATC-L¦îNG SãT TÝCH LUü THEO TI£U CHUÈNa- L¦îNG SãT TÝCH LUü

Hình.7.2. Phối hợp 2 loại cát theo biểu ñồ hình chữ nhật

3.8. Hai loại cát có thành phần hạt cho ở bảng 7.4. Với mỗi loại cát hãy xác ñịnh

lượng sót tích luỹ trên mỗi cỡ sàng tiêu chuẩn, kiểm tra thành phần hạt theo yêu cầu

của cấp phối liên tục tiêu chuẩn và ñiều chỉnh theo yêu cầu ñó nếu cần ñể có loại cát

dùng ñược cho bê tông.

Bảng 7.4

Lượng sót riêng biệt (%) trên sàng (mm) Loại cát

5 2,6 1,25 0,63 0,315 0,14

1 0 16 24 30 18 10

212

2 9 30 31 16 8 5

Bài giải

Theo ñường lối của bài trên

3.8. Phối hợp hai loại cát sau bằng phương pháp khối lượng thể tích lớn nhất và ñộ

rỗng nhỏ nhất. Kết quả thí nghiêm khối lượng thể tích của các hỗn hợp với tỷ lệ

khác nhau ghi trong bảng 7.5. Khối lượng riêng của cát A và B là 2,67 và 2,63

kg/cm3.

B¶ng 7.5

Tỷ lệ phối hợp

cát Avà B

Khối lượng thể tích xốp

của hỗn hợp

Tỷ lệ phối hợp

cát A và B

Khối lượng thể tích

xốp của hỗn hợp

0/100 1,42 60/40 1,50

10/90 1,45 70/30 1,45

20/80 1,47 80/20 1,42

30/70 1,50 90/10 1,42

40/60 1,52 100/0 1,40

50/50 1,53

Bài giải

Tỷ lệ phối hợp của cát A và cát B là từ 40-50%

3.9. Tính toán ñịnh mức bê tông nặng dùng cho kết cấu bê tông cốt thép với các yêu

cầu sau:

- Bê tông M40, mẫu hình trụ, ñộ sụt 7cm

- Vật liệu:

Xi măng poóclăng PC40: ρax = 3,1 g/cm3.

Cát trung bình có ñộ ẩm w = 7% ρac = 2,65 g/cm3.

ðá dăm granit có Dmax = 20mm; ρað = 2,7 g/cm3.

Cốt liệu có chất lượng trung bình. γ0ð = 1,5 g/cm3.

Bài giải

Tỷ lệ N/X tính ra từ công thức thực nghiệm:

−= 5.0.X

NRAR Xb (1) hay

+= 5.0.1 N

XRAR Xb (2)

Giá trị của A và A1 lấy theo bảng sau:

ðặc tính cốt liệu của bê tông A A1

Cốt liệu chất lượng cao

Cốt liệu bình thường

0.65

0.60

0.43

0.40

213

Cốt liệu chất lượng thấp 0.55 0.37

ðối với bê tông có tỷ lệ 4.0≥X


ðối với bê tông có tỷ lệ 4.0<X


Cường ñộ chịu nén bê tông (theo mẫu lập phương): ρb=40 x1,2=48MPa

Cường ñộ bê tông thiết kế có dự trữ 11% là: 48*1.1=53 MPa

xb

X

RR

R

X

N

6.05.0

6.0

×+=

36.04006.05.0530

400.6.0=

××+=

X

N

Lượng nước tra theo bảng 5.14- Giáo trình VLXD với ñộ sụt bằng 2cm, D=40mm,

N=175lít. lượng xi măng X=175/0.36=486kg. ðộ rỗng của ñá: 0.43.

kgdr

D

DD

12801..

1000=

+=

ργα

Lượng cát: kgC 46363.2)6.2

1280175

1.3

4861000( =−−−=

Khối lượng của bê tông tươi: 2404kg/m3

Tỷ lệ X/C/D/N=1/0.95/2.63/0.36

3.10. Tính toán lượng vật liệu cho một máy trộn bê tông có dung tích thùng trộn là

V= 1200 lít. Biết khối lượng vật liệu dùng cho 1m3 bê tông là:

X = 312kg; γoX= 1,3 g/cm3.

N = 166kg;

C = 512kg; γoC = 1,6 g/cm3.

ð = 1296kg; γoð = 1,52 g/cm3.

Bài giải

Tính hệ số sản lượng:

bV0

1000=β

6.15783.1

312

1

166

6.1

512

52.1

12960 =+++=bV ;

63.06.1578

1000==β

Tính hệ số máy trộn:Km=0.63*1.2=0.756

Xm=0.756*312=235.8kg

Cm=0.756*512=387kg

214

ðm=0.756*1296=979.7kg

Nm=0.756*166=125.5kg

3.11. Tính toán lượng vật liệu cho 1m3 bê tông biết tỷ lệ tính toán theo khối lượng

của xi măng; cát ñá dăm như sau:

1: x: y = 1: 2: 3,5 (xi măng : cát, ñá dăm)

và: γOBT = 2,4 g/cm3; và tỷ lệ N/X = 0,5

Bài giải

)1(x

NyxXNDCX +++=+++=γ

Từ ñó ta có: 5.05,321

2400

1+++

=

+++

=

x

Nyx

Xγ

N=X.N/X; C=x.X; D=y.X

Giải phương trình này ta có:

X=340 kg, N=170 lít, C=620 kg, D=1070 kg

3.12. Tính toán thành phần bê tông cường ñộ cao mác 50 Mpa theo TCVN. Yêu cầu

ñộ sụt của bê tông SN = 10 - 15cm.

Vật liệu dùng:

Xi măng poóclăng mác 40MPa; ρX = 3,1 g/cm3.

ðá dăm granit: Dmax = 40 mm; γð = 1,50 g/cm3. D=20mm, ρD=2.75

- Cát lớn có ρC = 2,7 g/cm3; γ0C = 1,52 g/cm3; w = 7%.

Bài giải

Giả thiết tỷ lệ N/X <0.4 nên hệ số A1 lấy bằng 0.4

625.25.04004.0

5005.0

4.0

.=−

×=−

×=

X

b

R

R

N

X

Tỷ lệ X/N=1/2.625=0.38

Lượng nước dùng tra theo bảng 5-14 ứng với ñộ sụt là 2-2.5; N=190lít

Lượng dùng xi măng: X=190/0.38=500 kg/m3

Bê tông mác cao dùng cho công trình khối lớn yêu cầu lượng dùng xi măng không

vượt ñược quá 500 kg/m3 nếu là xi măng pooclăng thường.

Lượng ñá dăm: 1185

75.2

1

5.1

6.145.0

1000=

+×=D kg/m3

215

Lượng cát: 5887.275.2

1185190

1.3

5001000 =

++−= xC kg/m3

Khối lượng ñơn vị của bê tông tươi:

γ=500+190+588+1185=2463 kg/m3.

Tỷ lệ ð/X=1185/500=2.37; C/X=588/500=1.176; N/X=0.38. ð/C=1185/588=2.01

3.13. Xác ñịnh thành phần của bê tông dùng làm mặt ñương có Ru = 45daN/cm2.

ðộ sụt SN = 1-2 cm. D=20mm

Vật liệu dùng: Xi măng poóclăng hoạt tính: Rx = 400 daN/cm2 , ρX = 3,1 kg/dm3.,

Cát trung bình: ρC =2,63 g/cm3. γð = 1,54 kg/dm3; ρð=2.7

Bài giải

Cường ñộ của bê tông khi chịu uốn uR xác ñịnh từ cường ñộ chịu nén

1108.0 +×= bnu RR

Vậy Rb=(Ru-11)/0.08=(45-11)/0.08=425 daN/cm2 (theo công thức của Nga)

2/42506.0

6.045*58.0

06.0

6.0cmdaN

RR k

n =−

=−

= (theo công thức của Pháp)

Tỷ lệ X/N=(425/0.6*400)+0.5=2.27.

Lượng nước N=185

Lượng xi măng: kgX 42027.2*185 == kg

Lượng ñá dăm: 1298

.

1

.

.1000

=+

=

DD

rX

D

γγα

kg

Hệ số α tra bảng : α=1.5

rD=(1-γCD/γaD)=0.42

52765.270.2

1298185

1.3

4201000 =×

++−=C kg

3.14. Tính toán lượng vật liệu cho 1m3 bê tông theo khối lượng của các vật liệu

thành phần:

X/C/ð=1/1,5/3,0

Biết: γ0bt = 2350 g/cm3; N/X = 0,5; ðộ sụt SN = 4cm; Rx = 50MPa.

Khi dùng phụ gia siêu dẻo 1,2% so với lượng xi măng, tăng ñược ñộ sụt lên 4 lần và

giảm ñược tỷ lệ N/ X ñến 20%. Cường ñộ bê tông tăng bao nhiêu? Và tiết kiệm

ñược bao nhiêu xi măng nếu không tăng cường ñộ.

Bài giải

Lượng xi măng cần dùng là: 2350/6.0=390 kg

Lượng ñá: ð=390 x 3= 1170 kg, C= 390*1.5= 585 kg

216

N=390*0.5=195kg

Cường ñộ bê tông ban ñầu: Rb1=0.6 x 50 x 1.5= 45 Mpa

Cường ñộ bê tông khi dùng phụ gia: Rb2=0.6 x 50 x (2.5-0.5)= 60 Mpa

Khi dùng phụ gia thì bớt nước 20% vậy lượng nước sẽ là: 195 x 0.8= 156kg

Lượng xi măng: 156 x 2= 312 kg.

Lượng xi măng tiết kiệm ñược là: 390-312= 78 kg

3.15. Xác ñịnh thành phần bê tông theo phương pháp ACI cho cho bê tông cường

ñộ nén tối thiểu là 50 MPa; Sn = 14cm, thi công thủ công và dùng phụ gia siêu dẻo

R4 với liều lượng 1,2l/100kgXM. ðộ giảm nước ñến 10%.

Vật liệu sử dụng:

- Xi măng póc lăng PC40 γox=3,1 kg/dm3

- ðá dăm Dmax=20mm; ρñ=2,7; γñ=1,5

- Cát trung bình ρc=2,63 kg/dm3

- Mk=2,6

- Khối lượng thể tích là1,45

Bài giải

Cường ñộ yêu cầu Ryc=Rb+9.66Mpa=40+9.66=49.66Mpa

Cường ñộ yêu cầu tại công trường: Rycc=49.66x0.9=44.7Mpa

Xác ñịnh lượng nước: với D=20mm, ñộ sụt gốc: 2.5-5mm, lượng nước bằng 175lít,

tỷ lệ N/X ứng với Rycc=44.7 là: 0.42. Lượng xi măng:1.75/0.42=416kg.

Lượng ñá: thể tích của cốt liệu thô ứng với mô ñun ñộ lớn=2.6 và D=20mm là

0.64m3

D=0.64*1.605=1027kg.

Lượng cát: ứng với khối lượng bê tông 2350 kg cho 1 m3 bê tông tươi là:

2350-1027-416-175=732kg

Tỷ lệ X/C/ð/N=1/1.77/2.47/0.42, tỷ lệ ð/C=1.40

3.16. Tính toán lượng dùng vật liệu thực tế cho 1 mẻ trộn của máy trộn bê tông

Vm=425 lít, nếu lượng dùng vật liệu khô cho 1m3 bê tông theo thiết kế là

X=321kg; N=128 l; C=612kg; ð=1296kg. Tại hiện trường vật liệu có ñộ ẩm

Wc=2%; Wñ=0.5%. Hệ số sản lượng β theo thí nghiệm xác ñịnh ñược là 0.70.

Bài giải

Áp dụng công thức: β1000

mXVx = ta có lượng vật liệu dùng cho 1 mẻ trộn của máy

425 lít là:

x=92.82 kg

217

n=54.23 l

c=182kg

ñ=386kg

Khi vật liệu có ñộ ẩm Wc=2%, Wñ=0.5% thì:

x’=x=92.82kg

n’=n-(cWc+ñWñ)=48.66 l

c’=c(1+Wc)=185.64kg

ñ’=ñ(1+Wñ)=387.93kg

3.17 Hỗn hợp bê tông thực tế sau khi ñầm chặt dùng lượng vật liệu như sau:

XM=300kg; C=685kg; ð=1200kg và N=165 l. Khối lượng riêng của chúng như

sau: ρx=3.1kg/l; γc=2.65kg/l; γñ=2.61kg/l. Tính hệ số lèn chặt của hỗn hợp bê tông.

btinhtoan

bthuctelenK

γγ

=

Bài giải

γb thực tế=300+685+1200+165=2350kg/m3

γb tính toán=3/2390 mkg

DCNXDCNX

DCnx

=+++

+++

γγγγ

Klèn=2350/2390=0.98

3.18. Tính lượng vật tư cần thiết ñổ 4 dầm bê tông kích thước 200x400x3500mm

nếu theo thiết kế kỹ thuật cấp phối bê tông là: 1:x:y=1:2.1:3.5; tỷ lệ N/X=0.50; hỗn

hợp bê tông sau khi ñầm có γb=2400kg/m3.

Bài giải

Thể tích bê tông cần cho 4 dầm là: 4x200x400x3500=1.12m3

Theo thiết kế lượng dùng vật liệu cho 1m3 bê tông là:

3401.7

2400

5.05.31.21

2400==

+++=X kg

C=2.1X=714kg

ð=3.5X=1190kg

N=0.5X=170 l

3.19. Một loại bê tông nặng theo thiết kế có lượng dùng vật liệu cho 1m3 hỗn hợp

bê tông là: XM=300kg; C=685kg; ð=1200kg và N=185 l. Vật liệu dùng chế tạo có

các chỉ tiêu:

xi măng γx=1,3g/cm3 ρx=3,1g/cm3

cát: γ0c=1,60g/cm3 ρc=2,65g/cm3

218

ñá: γ0ñ=1,56g/cm3 ρñ=2,61g/cm3

Khi thi công người ta ñúc 3 mẫu thử 20x20x20cm và xác ñịnh ñược các số liệu:

ΣGkhuôn=18kg

ΣGkhuôn+mẫu=72,9kg

Bài giải

Hệ số sản lượng:

∑=

vatlieu

bthucte

V

V

0

0β

3

0

08.12280

2370

2.02.02.03

189.721200685185300

00

m

xxx

Vbthuctebthucte

b DCNXGbthucte

==−

+++=

+++==

γγ

∑ ++=dcx

bvatlieu

DCXV

0000 γγγ

3428.1142856.1

1200

6.1

685

3.1

300mlit ==++=

β=1.08/1.428=0.756

3.20. Xác ñịnh tỷ lệ N/X, với xi măng PC40, cường ñộ bê tông tối thiểu là 40MPa.

Khi dùng xi măng PC50, PC60 Lượng xi măng dùng thay ñổi như thế nào nếu

không thay ñổi và ñộ sụt và cường ñộ nén bê tông?

+ Khả năng tăng cường ñộ bê tông khi giữa nguyên ñộ sụt?

Bài giải

Áp dụng công thức khi X/N ≤2,5

Rb= A* Rx ( 5,0−N

X)

17,25,0406,0

40=+=

xN

X

46,0=N

X

Với SN=4cm, D ñá dăm = 20mm thì: N= 195 lít, Lượng xi măng X1=

2,17.195=423kg

Xmin= 300 kg, X > Xmin

Khi dùng xi măng PC50

Theo công thức (1) có:

219

83,15,050.6,0

40=+=

N

X

Do SN không ñổi nên N= 195 lít

X2= 1,83.195 =356.8 kg

Khi RX=60 thì 61,15,060.6,0

40=+=

N

X, X= 1.61*195= 314 kg

Vậy khi thay xi măng PC 40 bằng PC 50 thì lượng xi măng giảm 66kg

Vậy khi thay xi măng PC 40 bằng PC60 thì lượng xi măng giảm 109 kg

Cường ñộ của bê tông khi dùng xi măng PC50

)5,0(. −=N

XRAR xb =0.6*50(2.17-0.5)=50 MPa

Khi dùng xi măng PC60 thì: Rb = 0,6.60(2,17-0,5)=60 MPa

3.21. Biết lượng vật liệu dùng cho 1m3 bê tông có ñộ sụt là 2cm, Dmax của ñá dăm =

20 mm;

Rx = 40 MPa

X = 350kg

N = 1801

Khi dùng phụ gia hoá dẻo 1,2% so với lượng xi măng thì có thể giảm ñược lượng

nước 30%.

- Tính khả năng tăng cường ñộ khi giữa nguyên lượng xi măng.

- Nếu giữ nguyên cường ñộ thì có thể tiết kiệm ñược bao nhiêu xi măng?

Bài giải

Rb1=0.6*40*((350/180)-0.5)=34.66 MPa

Rb2=0.6*40*((350/180*0.7)-0.5)=54.66 MPa

Tỷ lệ N/X=350/126=2.77

Lượng xi măng tiết kiệm: 350-127*1.94=103.6kg

3.22. Bê tông có tỷ lệ thành phần tính theo khối lượng như sau:

1:x:y = 1:2:3 (xi măng : cát : ñá dăm) và lượng dùng xi măng là 400kg/m3. Nếu

thêm chất phụ gia (0,9% theo khối lượng xi măng) thì tỷ số X

N giảm ñược 10%; γ0

của hỗn hợp bê tông cũng giảm xuống 5%. Tỷ lệ N/X ban ñầu là 0.45.

Xác ñịnh lượng vật liệu dùng cho 1m3 bê tông và khối lượng thể tích của hỗn hợp

bê tông ñó do ảnh hưởng của chất phụ gia.

Bài giải

Lượng nước ban ñầu là: 300*0.45=180 lít bdbγ của bê tông ban ñầu là:

220

25801801200800400 =+++=bdbγ kg/m3

pgbγ của chất phụ gia

( ) ( ) 2451258005.0105.01 =×−=−= bdb

pgb γγ kg/m3

Lượng vật liệu cho 1m3 bê tông có thêm chất phụ gia

( )

31 /330

405.7

2451

1

405.045.0.05.01

mkg

X

Nyx

X

X

N

pgb ==

+++=

=−=

γ

C1=x.X1=2x330=660 kg/m3

ð1=y.X1=3x330=990 kg/m3

N1=x.N/X=330x0.405=133.65 l/m3

3.23. Hỗn hợp bê tông có 0γ =2,42kg/dm3, tỷ lệ 5,0=X

N; tỷ lệ thành phần theo khối

lượng như sau:

1: x:y=1:2:4 (xi măng/cát/sỏi).

γ0x = 1,3 kg/dm3, γ0c=1,56 kg/dm3. γ0ð= 1,50kg /dm3

γaX= 3m,1kg/dm3; γac= 2,65 kg/dm3; γað= 2,60 kg/dm3.

Tính hệ số khoảng cách hạt (hệ số trượt) α của vôi vữa sỏi, xi măng, cát.

Bài giải

Hệ số α là tỷ số giữa thể tích tuyệt ñối của vữa cát xi măng nước trong bê tông

(Vap) với thể tích lỗ rỗng của cốt liệu lớn (Vb). Thể tích tuyệt ñối của vữa cát xi

măng: Vav=Vax+Vac+N

Lượng dùng xi măng:

kg

X

N

X

D

X

CX b 7.345

5.05.321

2420

1=

+++=

+++=

γ

Lượng nước: N=0.5 x345.7 = 172.85

Lượng cát: C=2 x 345.7 = 691.4

Lượng ñá dăm: ð=3.5 x 345.7 = 1210

2.5458.1729.260

4.691

5.111

7.345=++=++= N

CXV

CX

av γγ

ðộ rỗng của cốt liệu lớn

43.065.2

5.165.2=

−=

−=

d

ddrγ

γρ

Thể tích lỗ rỗng Vr của cốt liệu lớn (sỏi)

221

8.3465.1

1210.43.0. ===

Oãr

SrV

γ

Hệ số của các hạt α:

57.18.346

2.545===

r

p

V

Vα

3.24. Xác ñịnh thời gian tối ưu ñể chấn ñộng ñầm chặt 1 hồn hợp bê tông có ñộ

cứng t= 70s bằng máy ñầm rung có tần số dao ñộng 28001/phút và biên ñộ dao

ñộng 0,35 mm. Nếu thay ñổi biên ñộ dao ñộng của máy thành 0,5mm mà vẫn giữ

tần số như cũ thì thời gian chấn ñộng là bao nhiêu?

Bài giải

Căn cứ vào kết quả thực nghiệm thì ñộ cứng của hỗn hợp là 70s và biên ñộ

a=0.35mm thời gian tối ưu ñể ñầm chặt bê tông là 100s. nếu tăng biên ñộ rung lên

0.50 mm thì thời gian chấn ñộng giảm xuống còn 80s

3.27. Với bê tông nặng dùng cốt liệu chất lượng cao và xi măng poóclăng PC50

(phương pháp mềm) thì cường ñộ bê tông sẽ bằng bao nhiêu khi tỉ lệ X

N lần lượt

bằng 0,30; 0,35; 0,40; 0,45; 0,50. Vẽ ñồ thị quan hệ giữa cường ñộ nén 28bR với tỷ lệ

X

N khi Rx= const và nhận xét?

Bài giải

Rb=ARx (X/N±0.5)

Khi X/N ≤ 2.5 thì A=0.43; Rx=500 daN/cm2

N/X=0.3; R1=0.43x500x(3.33+0.5)=823.45 daN/cm2

N/X=0.35; R2=0.43x500x(1/0.35+0.5)=721.78 daN/cm2

Khi N/X=0.4; R3=0.63x500x(2.5-0.5)=630 daN/cm2

Với N/X=0.45; R4=0.65x500x(1/0.45-0.5)=560 daN/cm2

Với N/X=0.5; R5=0.65x500x(2-0.5)=487.5 daN/cm2

Khi N/X tăng từ 0.3-0.5 thì cường ñộ bê tông giảm từ 82 xuống 48 MPa

3.25. Một loại bê tông R3 ngày=160 daN/cm2. Khi cho thêm vào bê tông 1% phụ gia

CaCl2, cường ñộ chịu nén 3 ngày của bê tông tăng gấp 2 lần so với khi chưa có phụ

gia, R7 ngày tăng thêm 50% và R14 ngày tăng thêm 15% so với khi chưa có phụ gia.

Hãy so sánh Rb phát triển theo thời gian trong trường hợp có và không có chất phụ

gia CaCl2 .

Bài giải

222

Ln m=ln28.Rm/R28.

R3=160; R28=R3.lg28/lg3=1.44x160/0.477=485 daN/cm2

R7=160 x lg7/lg3=160x0.845/0.477=249.8 daN/cm2

R14=160xlg14/lg3=160x1.146/0.477=384.4 daN/cm2

Khi có 1% CaCl2 , R3=160x2=320, R7=1.5x249.8=374.7 daN/cm2

R14=1.15x384.4=442 daN/cm2

3.26. Một công trình xây dựng có lượng bê tông tổng cộng là 50.000m3. Sẽ tiết

kiệm ñược bao nhiêu xi măng nếu dùng thêm phụ gia siêu dẻo cho bê tông? Biết

rằng khi có thêm loại phụ gia này trong thành phần bê tông, lượng nước nhào trộn

mỗi mét khối bê tông giảm ñược 30 lít so với thiết kế ban ñầu. ðặc trưng kỹ thuật

của bê tông và vật liệu dùng ñể chế tạo bê tông là:

- Mác bê tông thiết kế Rb= 400 daN/cm3

- ðộ dẻo yêu cầu Sn= 5cm khi không có phụ gia và Sn= 12cm khi có phụ gia

- Xi măng poóclăng PC40.

- Cốt liệu chất lượng trung bình.

- ðá dăm Dmax= 20mm, cát vàng Nyc= 7%.

Bài giải

Lượng nước yêu cầu với ñộ dẻo 5cm và Dmax=20mm là 200 l/1m3 bê tông

Tỷ lệ X/N=(400/0.6x400)+0.5=2.16. X=2.16x200=432 kg.

Khi bớt nước 30lít thì X=170x2.16=367 kg

Lượng xi măng tiết kiệm ñược : 50000x(432-367)=3520 tấn

3.27. Một loại bê tông nặng cấp phối thiết kế ban ñầu theo tỷ lệ:1:x:y=1:2:3.5 (xi

măng/ cát/ sỏi), tỷ lệ 5,0=X

N. Hỗn hợp có γ0= 2500 kg/m3. Tính lượng vật liệu cho

1m3 bê tông. Khi cho thêm vào hỗn hợp bê tông 1 lượng phụ gia R4 thì bớt ñược

10% nước. Tính cường ñộ bê tông khi ñó.

Biết rằng bê tông dùng xi măng PC40 và vật liệu sử dụng có chất lượng trung bình.

Bài giải

X=2500/7=357 kg

C=714.

D=1249.5

N=178.5 lít

Khi dùng phụ gia X/N=0.5.0.9=0.45. Rb=0.6x400x(2.22-0.5)=412.8 daN/cm2

3.28. Một tấm bản bê tông cốt thép có chiều dày h=0,25 m ñược chế tạo bàn chấn

ñộng có biên ñộ dao ñộng n= 300vòng/phút. Xác ñịnh trị số áp lực lớn nhất Pmax

223

phát sinh trong tấm panen khi bị lèn chặt với tải trọng tải ñều q=100 g/cm2. Biết γbt=

0,23g/cm3 .

Bài giải

Trị số áp lực lớn nhất Pmax=0.23*25+100+25*23*0.01*0.05*3002/891=383g/cm2.

3.29. Xác ñịnh tỷ lệ X

Ncủa bê tông lắp ghép cho hỗn hợp chế tạo bê tông nặng. Chất

lượng cốt liệu cao, xi măng PC40, sau 3 ngày ñêm dưỡng hộ trong môi trường tiêu

chuẩn thì cường ñộ chịu nén ñạt 150 da n/cm2.

Bài giải

52.0

500325.0454

50065.0

5.065.0

65.0

/454487.0

447,1150

3lg

28.lg

28

2328

=+

=+

=

===

x

x

RxR

xR

X

N

cmkgRR

Xb

X

bb

3.30. Sau khi sưởi ấm ở 300C, dưỡng hộ và làm nguội ñến 00C trong 10 ngày ñêm,

cường ñộ của bê tông sẽ là bao nhiêu, nếu dùng xi măng poóc lăng mác 40MPa và

cường ñộ tính toán của bê tông R23= 300 daN/cm2.

Bài giải

Nhiệt ñộ ñông kết trung bình của bê tông là trung bình cộng của nhiệt ñộ ban

ñầu và nhiệt ñộ ban ñầu và nhiệt ñộ cuối

Cttb015

2

030=

+=

Theo bảng 4-7

Cường ñộ của bê tông theo % R28, ñông cứng trong ñiều

kiện bình thường và xi măng hoạt tính 300,400,500

Nhiệt ñộ của bê tông ( 0C)

Xi măng

Thời

hạn rắn

chắc

của bê

tông

(ngày

ñêm)

1 3 10 15 20

Xi măng

Pooclăng

3

7

10

28

12,14,17,

27,27,35,

37,36,46,

65,70,75

17,21,22

35,37,43

45,47,55

78,80,86

24,25,29

42,47,52

53,57,65

90,91,95

35,37,34

52,55,61

64,67,75

100,100,100

40,46,48

59,64,68

72,75,82

- - -

Xi măng

và xi

3

7

3,5,8

12,15,12

7,10,11

19,23,25

13,14,15

27,32,34

20,20,20

35,41,43

35,25,26

45,50,47

224

măng

pooclăng

Puzolan

10

28

17,32,25

40,46,50

26,32,35

58,68,70

36,44,45

78,86,90

47,54,65

100,100,100

56,68,60

- - -

Chúng ta tìm ñược Rb theo % R28 khi ñông cứng ở ñiều kiện bình thường với nhiệt

ñộ 150C. ðối với bê tông dùng xi măng pooclăng M400 sau 10 ngày ñêm cứng rắn

nó ñạt 67% tức là 300x0.67=201 daN/cm2.

3.31. Vữa bê tông có thành phần như sau:

X= 320 kg, C= 640 kg. ð= 1280 kg. N= 160lít. ðể chế tạo hỗn hợp, người ta sử

dụng nước có nhiệt ñộ ctn01= ; cát có CtC

040= và xi măng có Ct x00 80= .

Xác ñịnh nhiệt ñộ của vữa bê tông mà nhiệt ñộ có giảm mất 2,50C do sự tổn thất

nhiệt lượng khi nhào trộn.

Biết tỷ nhiệt của xi măng, ñá dăm tương ứng là Cx=Cc=Cñ= 0,2 tỷ nhiệt của vữa bê

tông Cb= 0,253.

Bài giải

Phương trình cân bằng nhiệt lượng trong bê tông.

nnddccXXBBBT CtX

NXtCDtCCtCXtC .......... .0 +++=γ

253,0).(

......(2,0

DCX

CtX

NXtDtCtX

tnndcX

B ++

+++=→

Từ ñó ta có nhiệt ñộ lý thuyết của bê tông ñông cứng.

tB= 29,50C-2,50C=270C

3.32. Xác ñịnh thời gian làm nguội ñến nhiệt ñộ t0C = 180 C của cột chống bê tông

làm băng khung bê tông cốt thép lấy ra từ buồng xử lý nhiệt có nhiệt ñộ Ctb00 70= .

T iết diện ngang của cột chống là 30x40 cm , chiều dài cột 2,4m, γ0bt= 2,3 g/cm3 .

Lượng dùng xi măng poóc lăng M400 là 320 kg/m3. Nhiệt ñộ không khí ngoài trời

là 50C.

Bài giải

Thời gian làm nguội bê tông ñến nhiệt ñộ tc=180C tính theo công thức:

).(.

.)(.

ctb

cdobb

ttMK

EXttCT

−

∆+−=

γ

trong ñó:

Cb- Tỷ nhiệt của bê tông: Cb=0.25Kol/kgñộ

γb- trọng lượng ñơn vị của bê tông kg/m3

∆E- Nhiệt lượng toả ra trong thời gian làm nguội Kcl/kg

225

K- Hệ số truyền nhiệt phụ thuộc vào gió, ñộ ẩm, thiết bị cách nhiệt thường thì

K=1,15-2,5

Nhiệt toả ra có thể xác ñịnh theo phụ lục 23

M- Mô ñun bề mặt của kết cấu

V

FM =

trong ñó:

Diện tích bề mặt tiếp xúc của kết cấu (m2)

V- Thể tích kết cấu (m3)

F=0.3x0.4x2+0.3x2.4x2+0.4x2x2.4 =3.6m2

V=0.3x0.4x2.4=0.288 m3

5.12288.0

6.3===

V

FM

ttb- nhiệt ñộ trung bình suốt thời gian làm nguội kết cấu và nhiệt ñộ ñể phụ thuộc

vào các thành phần bê tông

khi: M<3 ttb=tb.5/2

M=3-8 ttb=tb/2

M=8-12 ttb=tb/3

M>12 ttb=tb/4

Trường hợp bàI toán này: Ctbtb05.17

3

70==

Vậy: 7.13)55.17(5.1215.1

45320)1870(230025.0=

+

+−=

x

xxT giờ

3.33. Mác bê tông sẽ là bao nhiêu khi sử dụng các loại xi măng poóc lăng có mác

thay ñổi PC 30; 40 ; 50 ; 60 với lượng dùng 300kg/m3 và yêu cầu tính công tác của

bê tông là 4cm. Cốt liệu chế tạo bê tông là cốt liệu thiên nhiên có Dmax= 40mm.

Vẽ biểu ñồ quan hệ giữa Rbtvà Rx.

Bài giải

Theo biểu ñồ H-4-2 lượng nước N=150 l/m3

N/X=-150:300=-0.5 → X/N=2

Từ ñiều kiện bài toán, ta xác ñịnh Rb theo công thức:

Rb=0.6.RX(X/N-0.5)

Với: RX=300 kg/cm2 Rb= 270 kg/cm2

RX=400 kg/cm2 Rb= 360 kg/cm2



Biểu ñồ cho thấy khi Rx tăng thì Rb tăng

226

3.34. Chọn mác xi măng poóc lăng ñể chế tạo bê tông nặng mác 40 Mpa với cốt liệu

thiên nhiên. Chỉ số công tác 6 cm, Dmax = 20mm, lượng dùng xi măng 300kg/m3.

Bài giải

ðáp số: Rx= 500 daN/cm2

Theo biểu ñồ 4-2 lượng dùng nước của vữa bê tông là 153 l/m3

51.0300

153==

X

N

RX=Rb/0.6(X/N-0.5) =400/0.6(1/0.51-0.5)=457 kg/m2

Theo quy trình ΓOCT 10178-62 xi măng M450 không có nên phải dùng xi măng

Pooclăng M500

3.35. Bê tông loại N0-1 chế tạo bằng xi măng có mác 55 và cốt liệu ngyên khai. Sau

3 ngày ñêm dưỡng hộ ở môi trường tiêu chuẩn thì ñạt R3= 100daN/cm3.

Bê tông loại N0-2 thành phần cũng như trên nhưng có thêm chất phụ gia CaCl2 ,

cũng sau thời gian dưỡng hộ như vậy thì ñạt cường ñộ gấp 2 lần.

Hãy tính lượng dùng xi măng tối ña cho 1m3 bê tông loại N0-1 ñể nó ñạt cường ñộ

200 daN/cm2 mà không có thêm chất phụ gia CaCl2 trong ñiều kiện lượng nước giữ

nguyên.

Bài giải

ðáp số: Lượng dùng xi măng tăng 1,65 lần.

Cường ñộ mác của bê tông N01 là:

213

128 /303

47712.0

44706.1100

3lg

28lgcmkgxxRR bb ===

Cường ñộ mác của bê tông N0III (loại bê tông có sự tăng lượng dùng xi măng) cũng

theo công thức tính 2

28 /606 cmkgR IIIb =

Tỷ lệ N/X xác ñịnh theo công thức: X

Xb

R

RR

N

X

6.0

3.028 +=

Với bê tông N01: 33.25506.0

5503.0606=

+=

x

x

N

X

N0III: 415.15506.0

5503.0303=

+=

x

x

N

X

Ta có X/N gấp 1.65 lần

Khi lượng nước vẫn giữ nguyên thì lượng xi măng tăng 65%

227

3.36. Bê tông M400 có thành phần theo khối lượng như sau:

1:x:y=1:2,1:4,3 (xi măng :cát: ñá)và tỷ lệ 5,0=X

N; γ0bt= 2,5 g/cm3

Hãy tính lượng xi măng tiết kiệm ñược của 1m3 bê tông nếu như khi bàn giao công

trình sử dụng, ñể ñạt ñược cường ñộ 400 daN/cm2 ở tuổi 70 ngày ñêm.

Bài giải

Xác ñịnh lượng xi măng, nước và lượng xi măng có ích cho 1m3 bê tông M400

kg

X

Nyx

X b 4.3165.03.41.21

2500

11 =

+++=

+++

=γ

Suy ra: N1=X1(N1/X1)=316.4x0.5=158

2

1

1

/444)5.02(6.0

400

)5.0.(6.0cmkg

N

XR

R bX =

−=

−=

ðối với bê tông cường ñộ 400 kg/cm2 sau 70 ngày ñêm cứng rắn cường ñộ bê tông

sẽ là:

228 /314

84510.1

44746.1400

70lg

28lg400 cmkgxR II ===

Sự giảm cường ñộ sẽ kéo theo sự giảm lượng xi măng khi tỷ lệ N/X ñược nâng cao

ðối với bê tông mới:

596.04443.0314

4446.0

3.0

6.0

282

1 =+

=+

=x

x

RR

R

X

N

XII

X

3

2

1

12 /265596.0:2.158 mkg

X

N

NX ==

=

Lượng xi măng tiết kiệm ñược

∆X=316.4-265=51.4 kg hay là 19.4%

3.37. Lượng dùng xi măng poóc lăng 40 Mpa trong 1 m3 bê tông mác 30 Mpa thay

ñổi như thế nào nếu bê tông ñựoc chế tạo từ cốt liệu có chất lượng khác nhau. ðộ

cứng của bê tông là 50 séc.

Tính toán cho các trường hợp : cốt liệu chất lượng cao, chất lượng trung bình, chất

lượng thấp, cho kích thước D-max của ñá dăm là 10mm.

Bài giải

Khi cốt liệu chất lượng cao: X=290kg

Khi cốt liệu chất lượng trung bình: X=305kg

228

Khi cốt liệu chất lượng thấp: X=324kg

3.38. Tính toán thành phần bê tông tự ñầm kiểu hỗn hợp với yêu cầu cường ñộ chịu

nén của bê tông tuổi 28 ngày là 40MPa. Yêu cầu ñộ tự ñầm D=75mm. Vật liệu ñá

có khối lượng riêng 2.7, Dmax=12,5cm. Cát có khối lượng riêng 2,65, Mk=2,8.

Chất siêu dẻo Polycarbon silate. Bột ñá vôi có khối lượng riêng là 2,5g/cm3.

Bài giải

Theo phương pháp của tiêu chuẩn Nhật Bản.

Chọn tỷ lệ N/X theo cường ñộ yêu cầu Ry=40*1,25=50MPa. Tỷ lệ N/X=0,4.

Lượng nước 170lít (theo hướng dẫn của tiêu chuẩn Nhật Bản). X=170/0,4=425kg.

Lượng ñá (theo hướng dẫn của tiêu chuẩn Nhật Bản): ð=0.35*2800=980kg

Hàm lượng bột:B= 0,19*3100=589kg. Lượng bột ñá bằng: 589-425=164kg

Thể tích ñá: Vñ=980/2,8=350dm3; thể tích của bột ñá: VB=164/2.5=65.6dm3. Thể

tích của xi măng: 425/3,1=137dm3. Thể tích ñặc của cát:Vc=1000-350-65.6-137-

170=277.4dm3. Lượng cát: C=277.4*2.65=735.11kg. Chất siêu dẻo 3010SCC: 1%

so với lượng xi măng: 4,25lít

Thành phần bê tông tự ñầm: Xi măng poocland PC40: 425kg

ðá:D=5-20mm: 980kg

Cát: 735kg

Bột ñá vôi: 164kg

Nước: 170 lít

Chất siêu dẻo: 4.25lít

Tỷ lệ N/X=0.4

ðộ dẻo: D=700mm

4. Bê tông áp phan

4.1. Xét chất lượng của loại cát sau:

Cát sông có Mk= 2,2; A0,63= 40%, lượng SO3: 0,2%. Màu của hợp chất hữu cơ vàng

nhạt, màu tiêu chuẩn vàng. Lượng bụi sét trong cát là 1,2%. Cấp phối hạt tốt.

Loại cát này có sử dụng làm vật liệu chế tạo bê tông átphan ñược không?

Bài giải

Cát sông sạch, ñộ lớn trung bình sử dụng tốt

4.2. Có 3 loại cát sau (a, b, c). Tính Mk và xác ñịnh ñộ lớn của cát, xét cấp phối cát,

chọn loại cát ñể chế tạo bê tông átphan rải nóng, cấp I.

Cấp phối các loại hạt cát sau:

Lượng sót riêng biệt trên sàng %(mm)

Loại cát 5.0 2.5 1.25 0.63 0.315 0.14 0.071

229

a 1,0 4,4 14,6 21,0 45,1 12,5 1,4

b 8,0 4,5 15,2 42,3 15,1 7,9 5,0

c 0 2,3 3,2 10,3 33,0 20,8 30

Bài giải

Dùng biểu ñồ quy phạm - chọn loại cát a

4.3. Xét các loại ñá có ñặc trưng cơ học và vật lý như sau:

Dmax= 40mm, lượng hạt bụi , sét = 2%. Lượng hạt già yếu= 8%.

ðá gốc trầm tích Cácbonnát có Rn= 1000daN/cm2, cấp phối hạt tốt.

ðánh giá khả năng sử dụng ñá trên cho bê tông átphan rải nóng.

Bài giải

Loại ñá ñã cho có thể dùng làm cốt liệu cho hỗn hợp bê tông át phan loại A cấp II

4.4. ðể làm lớp phủ mặt ñường bằng bê tông átphan rải nóng cấp I, hàm lượng ñá

dăm trung bình, ta xét hai loại vật liệu ñá sau:

a, ðá Granit có Rn= 800 daN/cm2 lượng bụi+ sét chiếm 4% theo khối lượng ñá. Cấp

phối hạt tốt.

b, ðá dăm Cácbonnát có Rn= 1200 daN/cm2 lượng bụi + sét chiếm 2,8% theo khối

lượng ñá, cấp phối hạt tốt.

Chọn một loại ñá dăm ñể sử dụng cho bê tông át phan nói trên.

Bài giải

Hai loại ñá dăm có cấp phối tốt, sạch. Nhưng chỉ có ñá loại b ñạt yêu cầu về cường

ñộ. Ta dùng loại ñó

4.5. Tính toán lượng bitum dầu lửa dùng cho bê tông átphan rải nóng, biết vật liệu

sử dụng gồm: Bitum mác 60/90. Khối lượng riêng ρ=1,05 /cm3. Hỗn hợp vật liệu

khoáng có tỷ lệ ð=0.6, C=0.3, Bột ñá=0.1. Khối lượng riêng của ñá và cát là:

2,7g/cm3, khối lượng riêng của bột là: 2.3g/cm3 . ðộ rỗng của hỗn hợp bằng 18%

theo thể tích.

ðộ rỗng theo thể tích của bê tông átphan bằng 4,0%.

Bài giải

Khối lượng riêng của vật liệu khoáng trong bê tông át phan là:

ρK=100/(Vad+Vac+Vabột)=100/(90/2.7+10/2.3)=2.65 g/cm3

Lượng bitum theo khối lượng của vật liệu khoáng: B=(18-4)*1.05/2.65=5.5%

Lượng bitum theo khối lượng của bê tông át phan: B=5.5/(100+5.5)=5.2%

4.6. Có hai loại bột ñá có cấp phối hạt như sau:

230

Lượng sót riêng biệt trên sàng % (mm) Vật liệu bột ñá

0,315 0,14 0,071 <0,071

Loại 1, ñá granit 1,0 28,5 10,5 60,0

Loại 2, ñá vôi 0,5 0,9 8,6 90,0

Hỗn hợp bột ñá loại 1 có Rn = 320 daN/cm2.

Hỗn hợp bột ñá loại 2 có Rn= 500daN/cm2

Hãy chọn loại bột ñá làm bằng bê tông átphan cấp I, thi công rải nóng.

Bài giải

Bột loại 1 ñạt yêu cầu về cường ñộ ñá gốc, không ñạt yêu cầu về nguồn gốc và

lượng lọt sàng 0.071mm. Không sử dụng.

Bột loại 2 ñạt yêu cầu về cường ñộ và ñá gốc ñạt yêu cầu về lượng lọt sàng

0.071mm. Sử dụng

4.7. Xác ñịnh hàm lượng bitum dầu lửa dùng cho bê tông átphan cấp II, loại nhiều

ñá dăm, rải nóng. Hỗn hợp vật liệu khoáng có γ = 2,65 g/cm3, khối lượng ñơn vị ñã

lèn chặt là 2.2 g/cm3. Bitum loại 60/90 có ρ= 1,0g/cm3. Bê tông átphan có yêu cầu

có ñộ rỗng còn lại là 3,0% theo thể tích vật liệu khoáng.

Bài giải

Lượng Bitum ñược tính theo công thức:

Bh

dk VVB ρ

ρ.

−=

Trong ñó:

- Thể tích lỗ rỗng của hỗn hợp cốt liệu Vk= 1-2.2/2.65=17%

Vd- Thể tích lỗ rỗng của bê tông asphan.

%28.50.165,2

317=×

−=B

4.8. Tính toán thành phần bê tông átphan theo khối lượng và thành phần bitum dầu

lửa tối ưu (% theo khối lượng vật liệu khoáng). Hỗn hợp vật liệu khoáng gồm 40%

cát và 60% ñá dăm. Khối lượng thể tích của hỗn hợp vật liệu khoáng γ = 1,85

g/cm3, khối lượng riêng ρ= 2,6 g/cm3. Chất liên kết: matit átphan (gồm bitum + bột

ñá) trong ñó bitum chiếm 16% (theo khối lượng). Khối lượng riêng của matit átphan

: 2,1g/cm3. ðể có ñộ ñặc của bê tông átphan cao, thể tích matit tăng 25% so với thể

tích lỗ rỗng của hỗn hợp cốt liệu khoáng chất.

Bài giải

ðỗ rỗng của hồn hợp theo thể tích.

231

29,06.2

85.16.2=

−=rV

Thể tích của matit atphan bằng 1,25 thể tích rỗng của hỗn hợp Vkkhoáng.

)(36.025.129.0 3mxVm ==

Thể tích của hỗn hợp bê tông átphan là tổng tích tính Vm và thể tích ñặc của vật liệu

khoáng.

07,171,036,06.2

85.136.0 =+=+

Trong 1m3 hỗn hợp bê tông atphan, thành phần các loại vật liệu như sau (theo thể

tích ñặc):

- Matit atphan: 0.36/1.07=0.34 (m3)

hay: 0.34 m3x 2.1= 714 (kg)

- Thể tích hỗn hợp cốt liệu : 0,71/1.07= 0.63m3

Khối lượng: 0.63 m3 x 2,6 = 1638 kg

+ Lượng ñá dăm : 1638 x 0.6= 983 (kg)

+ Lượng cát: 1683x 0.4= 655kg

+Lượng bitum: 714 x 0.16 =114 kg

Lượng bột khoáng và cát trong matit là: 714-114=600 kg

Khối lượng của hỗn hợp không có bitum là: 600+1683= 2238 (kg)

Thành phần Bitum

%5100.2238

114==B

4.9. Tính toán khối lượng riêng của bê tông át phan, thể tích của bitum, thể tích bột

khoáng, thể tích lỗ rỗng của vật liệu khoáng với thành phần bê tông asphan gồm:

bitum, bột ñá, cát, ñá dăm. Khối lượng riêng của ñá dăm là 2,7 g/cm3. cát 2,65

g/cm3. Khối lượng riêng của bitum: 1,0g/cm3. Khối lượng riêng của bột khoáng là

2.25g/cm3, bitum là 1.05

Thành phần bê tông dự ñịnh là ñá: 0,5, cát: 0,4, bột khoáng là 0,1. Bitum là 5.5%. khi cân

ở trong không khí thì khối lượng mẫu thử là 1238g, trong không khí là 705.5g

Bài giải

Khối lượng riêng của vật liệu khoáng là: 63.2

25.2

10

65.2

40

7.2

50100

=++

=kρ

Thể tích ñặc của mẫu thử bê tông át phan là: 5.5331/)5.7051239( =−

Khối lượng riêng của bê tông át phan là: 3/316.25.533

1239cmga ==ρ

Thể tích của bitum trong bê tông át phan: B=5.5*0.945*2.316/1.05=11.46%

232

Thể tích ñặc của vật liệu khoáng: Vak=(100-(5.5*0.945))*2.316/2.63=83.5%

ðộ rỗng của vật liệu khoáng:100-83.5=16.5%

Thể tích của không khí: 16.5-11.46=5.04%

4.10. Bê tông át phan có lượng bitum là 5% chế tạo 3 mẫu thử khi cân ở trong

không khí là 1238g, 1240g, 1249g. Khi cân ở trong nước là 705.5g, 706.5g, 711.5g.

Hãy tính khối lượng của bê tông át phan. Khi thử ñộ ổn ñịnh ñạt 15.6, 15.7, 16.2

kN, ñộ dẻo là 3.2, 3.3, 3.1mm. Tính toán ñộ ổn ñịnh và ñộ dẻo Mashall, ñánh giá

chất lượng của các loại bê tông này theo tiêu chuẩn Mashall. Bê tông này dùng cho

loại ñường nhiều xe chạy.

Bài giải

Khối lượng trung bình của các mẫu thử là: 12423/)124912401238( =++=aG

Thể tích trung bình: (1238-705.5+1240-706.5+1249-711.5)/3=534.5

Khối lượng riêng của bê tông át phan: 1242/534.5=2.32g/cm3

ðộ ổn ñịnh Mashall:(15.6+15.7+16.2)/3=15.8kN lớn hơn 8 kN

ðộ dẻo: (3.2+3.3+3.1)/3=3.2 nhỏ hơn 3.5mm

Như vậy bê tông này ñủ ñiều kiện làm mặt ñường bê tông át phan nhiều xe chạy

4.11. Tính toán thành phần bê tông asphan rải nóng cỡ hạt trung bình làm lớp trên

của kết cấu mặt ñường ô tô vùng nhiệt ñới. Mác hỗn hợp loại A cấp I.

Vật liệu gồm: cát chất lượng tốt. Bột ñá vôi có ñộ bền chịu nén Rn= 800 daN/cm2.

ðá dăm có kích thước 5-20mm. Chất liên kết hữu cơ dùng loại bitum mác 60/90.

Cấp phối hạt của các loại vật liệu xem ở bảng sau:

Lượng sót riêng biệt trên các cỡ sàng % (mm) Vật liệu

20 10 5 3 1,25 0,63 0,315 0,14 0,071 <0,071

ðá dăm 1,0 15 80 0 0

Cát - - - 15 40 21 15 9

bột ñá - - - - - - - - 19,0 81,0

T/C 15/100 70/100 45/65 24/38 17/30 12/20 9/15 8/14 6/12

Bài giải

Lượng ñá dăm (tính toán với d=5mm); ð=45/96=0.47 (47%)

Lượng bột ñá: Bñ=9/81=0.11 (11%)

Lượng cát: C=100-11-47=42%

4.12. Tính toán thành phần bê tông asphan cỡ hạt nhỏ thi công rải nguội.

Vật liệu: Bitum lỏng mác 70/130. ðá dăm cỡ hạt 5-10mm, cát trung bình, bột ñá vôi

chất lượng cấp phối hạt vật liệu khoáng xem ở bảng sau:

233

Lượng sót riêng biệt trên các cỡ sàng % (mm) Vật liệu

10 5 3 1,25 0,63 0,315 0,14 0,071 <0,071

ðá dăm 40 50 0 0

Cát - - 35 25 20 15 5

Bột ñá - 4 6 10 80

Hỗn hợp vật liệu có ñộ rỗng 3% theo thể tích.

Bài giải

Lượng ñá dăm: ð=45/90=50%

Lượng bột ñá: Bñ=9/80=9%

Lượng cát: C=100-50-9=41%

4.13. Tính toán cấp phối mặt ñường bê tông asphan cho loại mặt ñường cấp cao,

yêu cầu hỗn hợp mặt ñường cấp I, bê tông cỡ hạt nhỏ, lượng ñá dăm trung bình.

Vật liệu:

Chất liên kết hữu cơ: Bitum 60/90.

ðá dăm: cácbonnát ñường kính lớn nhất 5-10mm.

Bột ñá vôi- lượng hạt nhỏ hơn 0,071 chiếm 83,3%.

Cát trung bình, cấp phối tốt.

Thành phần hạt của vật liệu khoáng chất xem ở bảng sau.

Lượng lọt qua sàng % (mm) Vật liệu

10 5 3 1,25 0,63 0,315 0,14 0,071 <0,071

ðá dăm 100 10 0 0 0

Cát - 100 90 80 60 40 10 5 0

Bột ñá - - - - 100 90 92 85 -

Lượng lọt qua

sàng theo tiêu

chuẩn

99-100 63-77 40-60 53-30 22-45 15-35 12-30 8-15

Bài giải

Lượng ñá: ð=30/90=33%

Lượng bột ñá: Bñ=11.5/85=13.5%

Lượng cát: 100-33-13.5=53.5%

4.14. Tính toán thành phần vật liệu khoáng cho bê tong asphan, biết kết quả sàng thí

nghiệm vật liệu như sau:

Lượng sót riêng biệt trên các cỡ sang % (mm) Vật liệu

25 15 10 5 3 1,25 0,63 0,315 0,14 0,071

234

ðá dăm 100 90 76 8

Cát - - - 100 50 30 10 10

Bột ñá - - - - - - 100 90 85 75

Lượng lọt qua sàng

theo tiêu chuẩn

95-

100

80-

100

70-

100

45-

65

24-

38

17-

30

12-

20

9-15 8-14 6-12

Bài giải


Lượng bột ñá:Bñ=9/75=12%

Lượng cát:C=100-49-12=39%

4.15. Tính toán thành phần vật liệu khoáng cho bê tông asphan, biết kết quả sàng thí


Lượng lọt trên các cỡ sàng % (mm) Vật liệu

20 15 10 5 3 1,25 0,63 0,315 0,14 0,071

ðá dăm 100 100 80 15

ðá mạt 100 50 30 10 10

Cát - - - 100 40 20 10

Bột ñá - - - - - - - - 100 80

Lượng

lọt qua

sàng

theo T/C

100 95-

100

70-

100

45-

65

24-

38

17-

30

12-

20 9-15 6-14 4-10

Bài giải


Lượng bột ñá:Bñ=7/80=8.7%

Lượng cát+ ñá mạt:C+M=100-53-8.7=38.3% (1)

Tại mắt sàng 1.25mm ta có: M*0.30+C*0.20+0.07=0.383 (2)

Giải hệ 1 và 2 ta có: M=23.6%

C=14.7%

4.16. Tính toán thành phần vật liệu khoáng cho bê tông asphan, biết kết quả sàng thí



20 15 10 5 3 1,25 0,63 0,315 0,14 0,071

ðá dăm 100 90 75 10

235

ðá mạt 100 80 40 20 10 5

Cát - - - 100 80 45 20 10 5

Bột ñá - - - - - 100 100 95 92 85

Lượng lọt qua

sàng theo T/C 95-100

88-

100 80-100 65-80 52-66

39-

53 29-40 15-28

12-

20 8-14

Bài giải

Lượng ñá mạt: ð=27.5/90=30%

Lượng bột ñá: Bñ=11/85=13%

M+C=100-30-13=57%

D=1.25mm có: C*0.45+M*0.4+0.13=0.46

Giải 1 và 2 ta ñược C=20%

M=37%

4.17. Với vật liệu khoáng có thành phần hạt như sau:


20 15 10 5 2.5 1,25 0,63 0,315 0,14 0,071

ðá dăm 100 75 60 10

Cát 100 100 100 100 80 50 30 20 5 0

Bột ñá 100 100 100 100 100 100 100 100 90 80

Lượng lọt qua

sàng theo T/C 95-100 81-89 67-75 43-57 31-44 22-33 16-24 12-18 8-13 5-10

Và thành phần hỗn hợp khoáng theo tính toán sơ bộ là:

ð=50%; C=40%; B=10%

Hãy kiểm tra thành phần cấp phối của hỗn hợp vật liệu khoáng

Bài giải

Lượng hạt tại mắt sàng X ñược tính như sau:

LX=DX*D+CX*C+MX*M+BDX*BD. ðiều kiện phù hợp là Lmax≥LX≥Lmin.

Lmax và Lmin là lượng lọt sàng lớn nhấy và nhỏ nhất theo tiêu chuẩn. Kết quả tính

toán LX như sau: 100, 87.5, 80, 55, 42, 30, 22, 18, 11, 8.

Kết luận hỗn hợp ñã cọn phù hợp với tiêu chuẩn về thành phần hạt

4.18. Với vật liệu khoáng có thành phần hạt như sau:


20 15 10 5 2.5 1,25 0,63 0,315 0,14 0,071

ðá dăm 100 75 60 10

ðá mạt 100 100 100 100 75 38 24 15 5 0

Cát 100 100 100 100 90 65 47 20 10 0

236

Bột ñá 100 100 100 100 100 100 100 100 90 80

Lượng lọt qua

sàng theo T/C 95-100 81-89 67-75 43-57 31-44 22-33 16-24 12-18 8-13 5-10

Và thành phần hỗn hợp khoáng theo tính toán sơ bộ là:

ð=52%; M=25%; C=13%; B=10%

Hãy kiểm tra thành phần cấp phối của hỗn hợp vật liệu khoáng

Bài giải

Tính lượng lọt qua sàng của hỗn hợp vật liệu khoáng tại X=20mm ñến X=0.071mm

Ví dụ: L20=0.52*100+0.25*100+0.13*100+0.1*100=100

L0.071=0.52*0+0.25*0+0.13*0+0.1*80=8

Thành phần hạt của hỗn hợp vật liệu khoáng theo các ñường kính tương ñương như

sau: 100, 87.5, 80, 55, 40.4, 28, 22.1, 14, 10.25, 8

Hỗn hợp ñã lựa chọn có thành phần hạt phù hợp với tiêu chuẩn.

4.19. Kết quả thí nghiệm hỗn hợp bê tông át phan cho kết quả như sau: Hỗn hợp vật

liệu khoáng có tỷ lệ D/C/Bñ=0.55/0.4/0.5, khối lượng riêng 2,65 . Bitum loại 60/70

có khối lượng riêng 1,028. Khi lượng bitum thay ñổi theo 5 cấp: 4; 4,5; 5; 5,5; 6 thì

khối lượng riêng của bê tông át phan là: 2,31; 2,30; 2,32; 2,31 và 2,315. Thể tích

của bitum là: 8,68; 9,77; 10;96; 12,08 và 13,20. Thể tích vật liệu khoáng là: 83,7;

83,0; 83,1; 82,5 và 82,0. ñộ rỗng của vật liệu khoáng: 16,3; 17,0; 16,9; 17,5 và 18.

ðộ ổn ñịnh Mashall là: 15,8; 16,8; 15,8; 14,1 và 13,1. ðộ dẻo Mashall: 2,78; 3,80;

3,2; 3,5 và 4,1. Hãy lựa chọn lượng bitum tối ưu với yêu cầu khối lượng riêng của

bê tông là: 2,32. ðộ ổn ñịnh Mashall là: 15. ðộ dẻo là: 3,3. ðộ rỗng của hỗn hợp

vật liệu khoáng: 17,2.

Bài giải

Lập 4 biểu ñồ quan hệ giữa lượng bitum và khối lượng riêng, ñộ ổn ñịnh, ñộ dẻo

của bê tông át phan và ñộ rỗng của hỗn hợp vật liệu khoáng. Có B1=B2=5,2;

B3=B4=5,3. Vậy B=(5,2+5,3)/2=5.25

Hàm lượng bitum tối ưu thảo mãn yêu cầu của phương pháp Mashall là: 5,25% so

với khối lượng vật liệu khoáng.

5. Vật liệu thép

5.1. Thí nghiệm kéo mẫu thép có ñường kính φ 0= 15 mm và chiều dài tính toán là

150 mm, nó bị phá hoại ở tải trọng PB= 12000 daN, mẫu bị chảy ở tải trọng PT=

6000 daN, ñộ dài phân công tác của mẫu sau thí nghiệm là L1= 191 mm và ñường

kính là φ1= 9,75 mm. Xác ñịnh mác của thép.

Bài giải

Diện tích của mẫu F=3.14. (1.5)2/4=1.766cm2

237

Giới hạn chảy 2/3397766.1

6000cmdaNc ==σ

Cường ñộ giới hạn: 2/6795766.1

12000cmdaNgh ==σ

ðộ kéo dài tương ñối: %4.27=δ

ðộ thắt hẹp tương ñối: %57=ψ

Tra bảng mác thép theo TCVN ta có loại thép thí nghiệm có mác CT61 .

5.2. Mẫu cốt thép ñem thí nghiệm kéo có ñường kính φ0= 12mm, chiều dài L0=

100mm. Thí nghiệm tải trọng theo ASTM có lực kéo chảy P1= 7300 daN, tải trọng

phá hoại PB= 10200 daN, ñộ dài của mẫu tại giới hạn chảy L1= 105 mm và sau khi

thí nghiệm LB= 6,7mm.

Xác ñịnh giới hạn chảy, cường ñộ giới hạn khi kéo ñứt và mác của thép.

Bài giải

Diện tích: F=3.14. (1,2)2/4=1.1304cm2

Giới hạn chảy MPacmdaNc 8.645/64581304.1

7300 2 ===σ

Giới hạn phá hoại: MPacmdaNph 902/902013.1

10200 2 ===σ

ðộ kéo dài tương ñối: %15=δ

Tra bảng mác thép theo ASTM ta có loại thép thí nghiệm có mác A615 cấp ñộ 60.

5.3. Thép CT3, CT5 và thép Crôm có cường ñộ giới hạn khi kéo là 76 daN/mm2. Xét

xem chúng có ñộ cứng theo Brinen là bao nhiêu?

Bài giải

Theo bảng 7.1 xét thép CT3 có giới hạn chịu kéo là 49 daN/mm2 và thép CT5 là 64

daN/mm2. Theo thực nghiệm δB=0.36HB. ðộ cứng của thép CT3 là 126 daN/mm2,

thép CT5 là 161 daN/mm2 và thép Crôm là 230 daN/mm2

5.4. Dùng máy ép Brinen ñể thí nghiệm theo ñộ cứng của thép. ðường kính hòn bi

D= 10mm, với tải trọng 300 daN ta nhận ñược 3 vết trên thép với các ñường kính

sau: 5,0; 5,15; 5,12mm. Xác ñịnh cường ñộ giới hạn của thép, mác của thép.

Bài giải

DTB=5.12mm, diện tích của vết F=22mm2, ñộ cứng HB=136 daN/mm2, cường ñộ

của thép=0.36*136=48 daN/mm2. Theo bảng 7.1 mác của thép là CT38.

5.5. ðể phá hoại một mẫu thép tiêu chuẩn có tiết diện 1 x 1 cm và chiều dài 5,5 cm

phải mất một công A= 12,21daN.m (thực hiện trên giá con lắc).

Khi thí nghiệm ñập vào vết trên mẫu và chiều sâu của vết là 0,2cm.

238

Xác ñịnh khả năng chịu và ñập của thép.

Bài giải

Khả năng chịu va ñập an=12.21/0.8*1=15..2 daN..m/cm2

5.6. ðể kéo sơ bộ cốt thép CT5 người ta ñốt nóng lên bằng dòng ñiện. Xác ñịnh ñộ

kéo dài cần thiết của cốt thép ñến khi tạo nên ở trong cốt thép ñó một cường ñộ có

trị số bằng 85% giới hạn chảy. Cho ñộ dài ban ñầu L0= 2,5m.

Bài giải

ðộ kéo dài tính theo công thức: ∆l=σ0*l0 / E=0.85*2500*250/2100000=0.26cm

CÂU HỎI ÔN TẬP 1. Tính toán các ñặc trưng vật lý và cơ học của vật liệu;

2. Tính toán các ñặc trưng vật lý của các chất kết dính vô cơ;

3. Tính toán các ñặc trưng vật lý và cơ học của bê tông xi măng;

4. Tính toán các ñặc trưng vật lý và cơ học của bê tông asphalt;

5. Tính toán các ñặc trưng cơ học của vật liệu thép xây dựng.

Chương 8

THÍ NGHIỆM CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG

1. ðánh giá mức ñộ phù hợp của bê tông trong thi công cầu ñường

1.1. Chuẩn bị mẫu:

239

Số lượng mẫu thí nghiệm lấy theo khối lượng bê tông thi công.

ðối với mẻ trộn nhỏ hơn 1m3: 3 mẫu thử

ðối với mẻ trộn nhỏ hơn 20m3: 6 mẫu thử lấy ở hai thời ñiểm khác

nhau

ðối với mẻ trộn nhỏ hơn 100m3: 9 mẫu thử từ 3 vị trí khác nhau ngẫu

nhiên.

ðối với mẻ trộn lớn hơn 100m3: Cần lấy ít nhất là 8 mẫu thử trong một

ngày thi công

1.2. Yêu cầu về thử nghiệm

Bê tông sản xuất hàng ngày ñều phải thử nghiệm về cường ñộ và ñộ sụt

ở mọi bộ phận của kết cấu theo yêu cầu của dự án. Nhà thầu có nhiệm vụ

thực hiện các thí nghiệm và bảo quản nếu cần.

1.3. Yêu cầu về cường ñộ

Cường ñộ chịu nén giới hạn của bê tông ñược xác ñịnh dựa trên các mẫu

thử và quy ñịnh thí nghiệm theo tiêu chuẩn AASHTO T141 (ASTM C172) và

AASHTO T23 (ASTM C31). Các mẫu thử hình trụ trong phòng thí nghiệm

tuân theo tiêu chuẩn AASHTO T126 (ASTM C39).

Thí nghiệm én mẫu hình trụ ñược thực hiện theo các yêu cầu kỹ thuật của

AASHTO T22 (ASTM C39)

* Cường ñộ chịu nén và chịu uốn

Giá trị cường ñộ tại hiện trường là trung bình của 4 kết quả liên tiếp lấy từ

thí nghiệm cường ñộ bê tông tuổi 28 ngày, trong ñó không có kết quả nào

thấp hơn cường ñộ tối thiểu quy ñịnh trong mục 1.1.2. Trong trường hợp

không phù hợp với yêu cầu này thì tất cả các lượt trộn ñược ñại diện bởi các

mẫu này ñược xem như không ñạt cường ñộ yêu cầu.

Nếu vào bất cứ thời gian nào, giá trị trung bình của 4 kết quả bất kỳ liên

tiếp lấy từ thí nghiệm cường ñộ bê tông 7 ngày mà dưới 70% giá trị tối thiểu

ñã quy ñịnh cho tuổi 28 ngày ñối với cường ñộ chịu nén và dưới 80% ñối với

cường ñộ chịu uốn thì hàm lượng xi măng phải tăng ít nhất 20 kg cho 1m3 bê

tông mà không ñược thanh toán thêm cho ñến khi những ñiều chỉnh cần thiết

về thành phần bê tông ñược chấp nhận sau khi ñã kiểm tra cường ñộ tuổi 28

ngày.

* Cường ñộ ñặc trưng

240

Cường ñộ ñặc trưng của loại bê tông ñược xác ñịnh ngay sau khi có 30 kết

quả thí nghiệm ñẫu tiên của mỗi loại bê tông.

Cường ñộ ñặc trưng ñược tính theo công thức sau:

Xo = X - k.S

Trong ñó: Xo – cường ñộ ñặc trưng.

X - Giá trị trung bình hoặc mức trung bình của hàng loạt các

kết quả

k – hệ số, phụ thuộc vào tỷ lệ % các kết quả ñạt ñược dưới

cường ñộ ñặc trưng.

S – hệ số ñộ lệch tiêu chuẩn tính theo phương trình sau:

( ) 2

12

i

1N

XXS

−

−= ∑

Xi – kết quả cá biệt

N – số kết quả.

Các kết quả của hệ số k là:

Tỷ lệ % các kết quả ñạt dưới

giá trị tối thiểu

Giá trị của

hệ số k

0.1 3.09

0.6 2.50

1.0 2.33

2.5 1.96

5.0 1.64

Nếu cường ñộ ñặc trưng ñã ñược xác ñịnh thấp hơn cường ñộ chịu lực

tối thiểu tại công trường, Nhà thầu phải tăng ít nhất 20 kg xi măng cho 1m3 bê

tông mà không ñược thanh toán thêm cho ñến khi ñã tiễn hành các ñiểu chỉnh

về các tỷ lệ trộn hoặc tiến hành các biện pháp nâng cao kiểm tra chất lượng ñể

làm tăng cường ñộ trung bình hoặc giảm sự thay ñổi ñể ñạt yêu cầu của Tư

vấn.

Trong trường hợp các kết quả về cường ñộ chịu nén không ñạt các yêu

cầu hoặc trong trường hợp có kết quả nghi ngờ, Kỹ sư phải tiến hành kiểm tra

cường ñộ chịu nén của mẫu bằng các thí nghiệm nén mẫu ñã tiến hành trên

241

các mẫu thí nghiệm ñược lấy bằng cách khoan lõi ở những ñiểm phù hợp do

Kỹ sư chỉ ñịnh trên kết cấu ñã thi công.

Các thí nghiệm này phải ñược một cơ quan có ñủ năng lực thực hiện.

Nếu các thí nghiệm ñó cho thấy cường ñộ phù hợp với các yêu cầu quy ñịnh

thì bê tông ñược xem là thích hợp. Nếu các thí nghiệm ñó cho kết quả không

ñạt yêu cầu, Kỹ sư có thể yêu cầu Nhà thầu loại bỏ và sửa lại các lỗi ñó bằng

chi phí của Nhà thầu.

- Bảo quản các mẫu thí nghiệm

Chi phí lấy mẫu thí nghiệm và thực hiện các thí nghiệm gồm chi phí

ñóng kiện, chi phí vận chuyển từ công trường ñến phòng thí nghiệm là một

phần trong giá dự thầu. Nhà thầu phải chịu trách nhiệm phòng tránh các hư

hỏng mẫu thí nghiệm trong quá trình bốc xếp và vận chuyển.

- Ghi chép: Các ghi chép kết quả thí nghiệm phải ñược Kỹ sư lưu giữ

nhưng Nhà thầu có thể yêu cầu cho biết kết quả ñó vào bất kỳ thời ñiểm nào.

Nhà thầu chịu trách nhiệm thực hiện các ñiều chỉnh cần thiết ñể tạo ra bê tông

ñáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật và kết quả thí nghiệm phải chứng minh bê tông

có thể ñáp ứng hoặc không ñáp ứng các yêu cầu kỹ thuật.

2. Phương pháp siêu âm xác ñịnh tính ñồng nhất của bê tông trong

cọc khoan nhồi

2.1. Phạm vi áp dụng

Phương pháp này áp dụng cho việc kiểm tra chất lượng bê tông cọc

khoan nhồi bằng phương pháp xung siêu âm, áp dụng cho các móng bê tông

khác có ñặt sẵn các ống ño siêu âm như: Giếng chìm, tường trong ñất, cọc

ba-ret và các móng khối bê tông chôn trong ñất.

Kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi bằng phương pháp xung siêu âm là

phương pháp kiểm tra không phá huỷ cho phép xác ñịnh tính ñồng nhất và

khuyết tật của bê tông trong phạm vi từ ñiểm phát ñến ñầu thu siêu âm.

Trong mọi trường hợp khuyết tật của bê tông cọc khoan nhồi hoặc cấu

kiện móng ñược phát hiện bằng phương pháp xung siêu âm cần ñược hiểu

ñây là sự cảnh báo hoặc sự xác ñịnh khuyết tật trong bê tông. ðể khẳng ñịnh

và ñánh giá ñặc ñiểm khuyết tật cần kết hợp thực hiện thêm các phương

pháp khác như: khoan lấy mẫu ở lõi bê tông, thí nghiệm nén mẫu bê tông.

2.2. Phương pháp chung

242

Thí nghiệm kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi bằng phương pháp xung siêu

âm có thể ñược thí nghiệm ở 2 giai ñoạn: Thi công cọc thử, thi công cọc ñại

trà

Thí nghiệm kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi bằng phương pháp xung siêu

âm ở giai ñoạn thi công cọc thử ñược tiến hành trước khi thi công ñại trà. Kết

quả thí nghiệm là một trong những cơ sở ñể lựa chọn thiết bị và công nghệ thi

công cọc.

Thí nghiệm kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi bằng phương pháp xung

siêu âm ở giai ñoạn thi công cọc ñại trà ñược tiến hành trong thời gian thi

công công trình hoặc sau khi thi công xong cọc. Kết quả thí nghiệm là một

trong những cơ sở cần thiết ñể ñánh giá tổng thể về chất lượng thi công cọc.

Số lượng cọc cần tiến hành kiểm tra bằng phương pháp xung siêu âm

ñược lựa chọn tuỳ theo từng giai ñoạn. Trong giai ñoạn thi công cọc thử số

lượng cọc ñược kiểm tra là tất cả các cọc có thực hiện các phương pháp

kiểm tra sức chịu tải của cọc bằng tải trọng tĩnh hoặc tải trọng ñộng. Trong

giai ñoạn thi công cọc ñại trà số lượng cọc có ñặt ống siêu âm ñược quy ñịnh

tối thiểu bằng 50% tổng số lượng cọc có trong công trình, trong ñó số lượng

cọc cần tiến hành kiểm tra ñược xác ñịnh một cách ngẫu nhiên và lấy ít nhất

bằng 25% tổng số lượng cọc có trong công trình.

Thời gian bắt ñầu thí nghiệm phương pháp xung siêu âm trên một cọc

khoan nhồi hoặc một cấu kiện móng chỉ có thể thực hiện ñược tối thiểu sau 7

ngày tính từ khi kết thúc ñổ bê tông ở cọc hoặc cấu kiện móng ñó.

Thiết bị thí nghiệm phải ñược kiểm tra và hiệu chuẩn ñịnh kỳ theo quy

ñịnh của cơ quan có thẩm quyền cấp phép.

Người thực hiện thí nghiệm phải ñược ñào tạo về phương pháp thí

nghiệm và ñược cơ quan có thẩm quyền câqps chứng chỉ xác nhận.

2.3. Thuật ngữ

Tính ñồng nhất của bê tông “Là ñặc tính của vùng bê tông ñặc chắc có

chất lượng ñồng ñều. Trong phương pháp xung siêu âm tính ñồng nhất của

bê tông thể hiện ở sự ổn ñịnh và ñồng ñều của vận tốc truyền xung qua bê

tông ñược kiểm tra theo phương dọc trục và phương ngang trục”.

Khuyết tật của bê tông “Là vùng bê tông không ñặc chắc hoặc có chất

lượng thay ñổi lớn theo chiều giảm. Trong phương pháp xung siêu âm

243

khuyết tật của bê tông thể hiện ở vùng vận tốc truyền xung qua bê tông bị

giảm ñột ngột (thường giảm hơn 20%)”.

Mặt cắt thí nghiệm “Là tập hợp các giá trị ño ñược về thời gian, biên ñộ

và tần số của xung siêu âm truyền qua bê tông giữa một ñiểm phát và một

ñiểm thu tại các ñộ sâu khác nhau dọc theo chiều dài thân cọc.

2.4. Thiết bị thí nghiệm

ðầu ño: ðầu phát có khả năng biến ñổi những dao ñộng ñiện thành các

dao ñộng cơ học với ñầu số cao.

ðầu thu có chức năng biến ñổi những dao ñộng cơ học do ñầu phát pháp

ra thành những tín hiệu ñiện.

Các ñầu phát và ñầu thu có yêu cầu như nhau về kích thước (ñường kính

của ñầu ño từ 25-30mm) về khả năng chống thấm và tần số dao ñộng. Thông

thường tần số xung của ñầu ño nằm trong phạm vi từ 20kHz ñến 100kHz.

Bộ phận ño chiều dài: Bánh xe tốc ñộ kéo có chức năng ño chiều dài của

ñầu mỗi mặt cắt thí nghiệm theo nguyên lý cảm ứng từ hoặc hiệu ứng quang

ñiện. Khi thí nghiệm tốc ñộ kéo của ñầu ño ñược quy ñịnh phù hợp theo khả

năng của mỗi loại máy khác nhau. Sai số cho phép của phép ño ñộ sâu ñược

chọn lấy giá trị nào lớn hơn trong hai giá trị sau: 1/500 chiều sâu ống ño

hoặc 5cm.

Hai cuộn dây cáp tín hiệu nối với ñầu phát và ñầu thu ñể truyền tín hiệu

từ ñầu ño lên khối máy tính chính trên suốt chiều dài mặt cắt thí nghiệm.

Các cuộn dây cáp ñiện và cáp tín hiệu còn lại nối bộ phận ño tốc ñộ kéo với

khối máy tính.

Bộ phận lưu trữ và biểu thị số liệu: Khối máy tính là một máy tính gồm

có: Màn hình hiển thị số liệu, các ñĩa cứng chứa chương trình ñiều khiển và

lưu trữ số liệu thí nghiệm, các nút ñiều khiển và bàn phím thao tác.

Yêu cầu về dung lượng và bộ nhớ của máy phải ñủ lớn, số liệu thí

nghiệm phải ñược tự ñộng cập nhật và truyền tải từ máy tính ñể sử lý và lưu

trữ lân dài. Các thông tin thu ñược ngay trong quá trình thí nghiệm phải

ñược hiển thị dưới dạng biểu bảng hoặc ñồ thị.

2.5. Yêu cầu về lắp ñặt ống siêu âm

Ống siêu âm ñể thả ñầu ño ñược làm bằng thép hoặc nhựa có ñường kính

phù hợp với kích thước của ñầu ño, ống ñược chôn sẵn trong bê tông. ðường

kính mỗi ống thí nghiệm ñược chọn nằm trong phạm vi từ 50mm ñến 60mm,

244

chiều dày của thành ống chọn từ 2mm ñến 6mm và phải tính toán ñảm bảo

khả năng chịu áp lực (cả áp lực thẳng và áp lực ngang). ðầu dưới của ống

ñược bịt kín, ñầu trên có nắp ñậy.

Các ñoạn ống ño siêu âm có thể hàn hoặc buộc chặt vào phía trong của

lồng cốt thép, khoảng cách giữa các mối hàn hoặc buộc phải ñảm bảo ổn

ñịnh trong quá trình ñổ bê tông. các ống này ñược ñặt song song dọc theo

suốt chiều dài thân cọc, ñáy của các ống ño ñược ñặt ở cùng một cao ñộ và

sát ñáy hố khoan. Việc liên kết giữa các ñoạn ống phải ñảm bảo kín khít

không cho nước bẩn hoặc các tạp chất lọt vào trong ống.

Phía trong các ống dùng ño siêu âm phải ñược kiểm tra thông suốt và ñổ

ñầy nước sạch khi tiến hành ñổ bê tông.

Số lượng các ống ño ñược quy ñịnh tuỳ thuộc và kích thước cấu kiện

móng cần thí nghiệm. ðối với mọi cấu kiện móng khoảng cách giữa tâm hai

ống kế tiếp nhau ñể thả ñầu ño nên bố trí trong khoảng từ 0.3m ñến 1.5m.

ðặt cọc khoan nhồi có ñường kính cọc là (Φ) thì số lượng ống ño dự

tính cho một cọc như sau:

a. 2 ống khi Φ≤ 60cm (góc giữa các ống là 1800)

b. 3 ống khi 60<Φ≤ 100cm (góc giữa các ống là 1200)

c. ≥4 ống khi Φ> 100cm (góc giữa các ống là 900)

Có thể tham khảo các sơ ñồ bố trí ống ño siêu âm ñối với các cấu kiện

móng khác nhau trong phụ lục A

2.6. Thí nghiệm tại hiện trường

Công tác chuẩn bị thí nghiệm: Trước khi thí nghiệm cần thu thập các

thông tin liên quan ñến cọc hoặc các cấu kiện móng thí nghiệm như sau:

a. Tên công trình, hạng mục

b. Vị trí cọc hoặc cấu kiện móng trên bản vẽ thi công

c. Cao ñộ ñáy cọc hoặc cấu kiện móng

d. Diện tích mặt cắt ngang của cọc hoặc cấu kiện móng

e. Ngày ñổ bê tông

f. Số lượng ống ño siêu âm ñược ñặt trong một cọc hoặc cấu kiện móng

g. Các sự cố trong quá ttrình ñổ bê tông (nếu có)

ống ñược cắt hở ra, ñầu ống phía trên phải cao hơn mặt bê tông ít nhất là

0.2m. Cần kiểm tra ñộ thông suốt của các ống ño trước khi tiến hành thí

nghiệm. Xác ñịnh cao ñộ mép trên của các ống và khoảng cách giữa tâm các

245

ống theo tổ hợp các mặt cắt cần tiến hành thí nghiệm. Trong trường hợp

không thể ño ñược trực tiếp khoảng cách giữa tâm các ống thì cho phép xác

ñịnh theo bản vẽ thiết kế. Vị trí của các ống phải ñược thể hiện trên bản vẽ có

ñánh số thứ tự theo chiều kim ñồng hồ và hướng Bắc Nam

Tiến hành thí nghiệm

a. Lắp ñặt và kết nối thiết bị cho thí nghiệm. Sau khi việc kết nối

hoàn thành kiểm tra nguồn ñiện và khởi ñộng máy

b. Hiệu chỉnh tín hiệu thu phát khi bắt ñầu thí nghiệm ñược ñảm

bảo hai ñiều kiện sau: ðầu thu và ñầu phát ñược thả vào trong lòng ống ño,

tại một ñộ sâu dự ñịnh ñể ñiều chỉnh tín hiệu các ñầu ño này phải ñặt luôn

cùng một cao ñộ: Tín hiệu ñược ñiều chỉnh sao cho thời gian xung siêu âm

từ ñiểm phát ñến ñiểm thu là tối thiểu và biên ñộ thu ñược của tín hiệu là lớn

nhất

c. Trong quá trình thí nghiệm ñầu ño dịch chuyển từ ñáy lên ñỉnh

cọc. Cả ñầu thu và ñầu phát cùng ñược kéo lên với một vận tốc tính trước

phùhợp với chiều dài cọc và khả năng của thiết bị, các ống ño phải ñảm bảo

luôn ñầy nước, tín hiệu xung siêu âm ñược hiển thị trên màn hình theo chiều

dài của mỗi mặt cắt thí nghiệm và ñược ghi lại thành tệp số liệu. Kết quả thí

nghiệm thu ñược thông thường bao gồm các số liệu cơ bản sau: Thời gian

truyền xung, tần số, biên ñộ xung tại các ñộ sâu thí nghiệm từ ñiểm phát ñến

ñiểm thu; Chiều dài của mỗi mặt cắt thí nghiệm.

2.7. ðánh giá kết quả thí nghiệm

Trên cơ sở các kết quả ño khoảng cách giữa tâm hai ñầu ño và thời gian

truyền xung giữa hai ñầu ño ñó, vận tốc truyền xung siêu âm trong bê tông tại

một ñộ sâu thí nghiệm ñược tính theo công thức:

trong ñó: V- Vận tốc truyền xung siêu âm, m/s

L- khoảng cách giữa tâm hai ñầu ño, m

T- Thời gian truyền xung siêu âm qua chiều dài L, s

Ghi chú: Trong trường hợp khoảng cách giữa tâm hai ñầu ño ≤30cm, cần

chú ý ñến giá trị vận tốc truyền xung trong bê tông có thể bị ảnh hưởng ñáng

kể do sai số khi xung siêu âm phải truyền qua môi trường nước và vật liệu

làm ống siêu âm.

T

LV =

246

Sai số về thời gian truyền xung thu ñược theo các ñộ sâu khác nhau sau khi ñã

hiệu chỉnh không vượt quá 1%, sai số biên ñộ xung không vượt quá 5%. Ohần

mềm ñể sử lý kết quả phải có khả năng loại bỏ nhiễu trong kết quả thí nghiệm

(Phụ lục C).

Tại hiện trường có thể sơ bộ ñánh giá kết quả ño về tính ñồng nhất cảu

bê tông cọc dựa theo biểu ñồ tín hiệu thời gian hoặc vận tốc truyền xung siêu

âm thu ñược theo suốt chiều dài mặt cắt thí nghiệm. Khi có sự giảm vận tốc

truền xung (giảm ≥20%) hoặc tăng thời gian truyền xung (tăng ≥ 20%), thì

phải thí nghiệm lại ở cao ñộ của vị trí ñó ñể khẳng ñịnh khuyết tật.

ðể ñánh giá tính ñồng nhất mà vị trí khuyết tật của bê tông cọc khoan

nhồi hoặc cấu kiện móng thí nghiệm nên kết hợp các ñặc trưng của xung

siêu âm ghi nhận như: Vận tốc, năng lượng, thời gian truyền xung siêu âm.

Phương pháp ñánh giá ñược tham khảo trong phụ lục C.

2.8. Báo cáo kết quả thí nghiệm

Báo cáo kết quả thí nghiệm nêu ñược các nội dung chính sau ñây:

a. Mở ñầu

b. Phương pháp thí nghiệm

c. Thiết bị thí nghiệm (tính năng thiết bị, phạm vi hoạt ñộng, hãng chế

tạo, thời hạn kiểm ñịnh hiệu chuẩn cho phép sử dụng)

d. ðánh giá kết quả thí nghiệm (tính ñồng nhất của bê tông dọc theo

chiều dài cọc, phạm vi nghi ngờ khuyết tật nếu có...)

e. Kết luận và kiến nghị

Phụ lục (các biểu ñồ vận tốc truyền xung siêu âm theo các mặt cắt thí

nghiệm ño ñược, xem phụ lục B)

247

Phụ lục A

Vị trí ống ño siêu âm ñối với cấu kiện móng khác nhau

248

Phụ lục B

Biểu ñồ vận tốc truyền xung siêu âm

249

Phụ lục C

Xác ñịnh tính ñồng nhất và khuyết tật của bê tông

Xác ñịnh tính ñồng nhất và khuyết tật của bê tông theo các ñặc trưng của

xung siêu âm

Tính ñồng nhất của bê tông cọc ñược hiểu là sự ñồng ñều về chất lượng

bê tông theo chiều dài thân cọc và mặt cắt tiết diện cọc. trong phương

pháp xung siêu âm vùng bê tông có tính ñồng nhất thể hiện ở sự ổn ñịnh

và ñồng ñều của vận tốc truyền xung. Khi biểu ñồ vận tốc truyền xung

siêu âm có sự thay ñổi theo chiều giảm lớn hơn 20% thì xuất hiện khuyết

tật. Vùng bê tông không có khuyết tật xung có biên ñộ biến ñổi bình

thường, vùng xuất hiện khuyết tật biên ñộ xung suy giảm rõ rệt. Các biểu

ñồ biểu diễn sự thay ñổi về thời gian, biên ñộ xung và vận tốc truyền

xung ñược thể hiện ở các hình C1, C2 và C3, trong ñó trục tung của biểu

250

ñồ là biên ñộ xung hoặc ñộ sâu thí nghiệm, trục hoành là thời gian hoặc

vận tốc truyền xung.

Hình C1: Biểu ñồ xung siêu âm truyền qua vùng bê tông không có

khuyết tật

Hình C2: Biểu ñồ xung siêu âm truyền qua vùng bê tông có khuyết tật,

biên ñộ giảm thời gian truyền xung tăng mạnh.

Hình C3: Suy giảm của vận tốc truyền xung siêu âm trong vùng bê tông

có khuyết tật

Khi mức ñộ suy giảm vận tốc truyền xung lớn hơn 20%, cần xem thêm

các nguyên nhân khác như khả năng và ñiều kiện chịu lực của cọc, phạm vi

vùng nghi có khuyết tật của cọc cả theo chiều ñứng cũng như trên toàn bộ tiết

diện ngang của cọc, vai trò của cọc có khuyết tật và của cả móng cọc ñó, khả

năng chữa... ðể kiến nghị cần hay không cần xử lý và phương pháp xử lý

hoặc xét ñến sự giảm yếu của cọc trong tính toán.

Trong quá trình sử lý kết quả thí nghiệm cần phân biệt ñể sử lý hoặc loại

bỏ các xung bị ảnh hưởng do nhiễu (hình C4)

251

Kết hợp giữa năng lượng và vận tốc truyền xung sẽ cho phép người thí

nghiệm ñánh giá một cách có hiệu quả về khả năng xuất hiện khuyết tật trên

thân cọc khoan nhồi cũng như các cấu kiện móng bê tông khác

Năng lượng truyền xung siêu âm là một giá trị do sự vận ñộng của môi

trường mà xung truyền qua. Năng lượng truyền xung ñược tính bằng tích

phân các số liệu thu ñược trong một khoảng sử dụng mà nó chỉ ra trong bộ

ñếm dữ liệu. Năng lượng truyền xung ñược tính băng Volt-giây, nhưng trong

thực tế giá trị thực bị bỏ qua. Năng lượng thực tế ñược truyền và nhận bởi

phần cứng của thiết bị rất khó ñể ñánh giá một cách ñịnh lượng, vì vậy nó chỉ

ñược ñánh giá một cách ñịnh tính hoặc tương ñối. Thông thường giá trị năng

lượng ñược biểu thị theo biểu ñồ logarit.

Từ biểu ñồ biến thiên năng lượng truyền xung siêu âm tại các ñộ sâu thí

nghiệm (hình C5), sự xuất hiện khuyết tật trong bê tông ñược ñánh giá tương

ứng với ñộ giảm 50% năng lượng.

252

3. Phương pháp kiểm tra khuyết tật cọc bằng phương pháp ñộng biến

dạng nhỏ

Khi thí nghiệm ñộng biến dạng nhỏ, xung lực do búa ñập lên ñầu cọc tạo

ra sóng ứng suất lan truyền theo thân cọc xuống phía mũi cọc với vận tốc

truyền sóng c, trong ñó c2 = E/ρ là hàm số của mô-ñun ñàn hồi cọc, E, và tỷ

trọng của vật liệu cọc, ρ. Trong quá trình lan truyền xuống phía mũi cọc, sự

thay ñổi của kháng trở trên thân cọc là một trong những nguyên nhân chính

làm sóng ứng suất phản xạ trở lại ñầu cọc. Vì sự biến ñộng của kháng trở là

do những biến ñộng của diện tích tiết diện hoặc biến ñộng của tính chất vật

liệu cọc gây ra nên sóng phản hồi ghi nhận ñược trong quá trình thí nghiệm

biến dạng nhỏ mang thông tin về những biến ñộng nêu trên. Như vậy nguyên

lý của phương pháp thí nghiệm ñộng biến dạng nhỏ là sử dụng lý thuyết

253

truyền sóng ứng suất ñể phân tích sóng phản xạ ño ñược khi thí nghiệm, qua

ñó xác ñịnh ñộ sâu và dự báo mức ñộ khuyết tật của cọc.


Phương pháp này ñược áp dụng cho cọc móng của công trình xây dựng.

Phương pháp ñộng biến dạng nhỏ ñược áp dụng ñể phát hiện khuyết tật

trên cọc ñơn chế tạo bằng bê tông cốt thép hoặc bằng thép, hạ theo phương

thẳng ñứng hoặc xiên.

Không nên sử dụng phương pháp thí nghiệm này cho cừ ván thép và cho

cọc có trên 1 mối nối và cọc có ñường kính tiết diện lớn hơn 1,5 m.

Không sử dụng phương pháp thí nghiệm này ñể ñánh giá sức chịu tải

của cọc.

Ghi chú:

1) ðộ sâu thí nghiệm kiểm tra trong ñiều kiện thông thường khoảng 30

lần ñường kính cọc. Trong trường hợp một phần thân cọc nằm trong nước

hoặc trong ñất rất yếu, có thể kiểm tra ñến ñộ sâu lớn hơn.

2) Khi có ñủ căn cứ, phương pháp này có khả năng xác ñịnh chiều dài

cọc và cường ñộ bê tông thân cọc.

3.2. Qui ñịnh chung

ðề cương thí nghiệm phải ñược lập và ñược phê duyệt trước khi bắt ñầu thí

nghiệm.

Người thực hiện thí nghiệm phải có chứng chỉ xác nhận năng lực chuyên môn

về thí nghiệm ñộng biến dạng nhỏ do cơ quan có thẩm quyền cấp.

Thiết bị thí nghiệm phải là loại chuyên dùng cho công tác kiểm tra cọc bằng

phương pháp ñộng biến dạng nhỏ. Thiết bị thí nghiệm phải có chứng chỉ hiệu

chuẩn ñịnh kỳ 2 năm/lần (nếu nhà cung cấp thiết bị không yêu cầu thời gian

hiệu chuẩn ngắn hơn).

Cần kết hợp thí nghiệm biến dạng nhỏ với một số phương pháp thí nghiệm

khác khi kiểm tra khuyết tật của cọc.

3.3. Tiêu chuẩn viện dẫn

TCXDVN 326 : 2004 "Cọc khoan nhồi - Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu "

3.4. Thuật ngữ

254

Khuyết tật của cọc (deffect): Biến ñộng của kích thước hình học hoặc của mật

ñộ vật liệu cọc.

Vận tốc truyền sóng c (wave speed): Vận tốc sóng ứng suất lan truyền dọc

trục cọc phụ thuộc vào tính chất của vật liệu cọc, sm / .

Kháng trở của cọc Z (impedance): Là ñại lượng xác ñịnh theo công thức

c

AEZ = , mskN /. , trong ñó:

E là mô ñun ñàn hồi của vật liệu cọc, 2/ mkN ;

A là diện tích tiết diện ngang của cọc, 2m ;

c là vận tốc truyền sóng ứng suất dọc trục cọc, sm / .

Vận tốc ñầu cọc (pile head velocity): Vận tốc theo phương dọc trục cọc ño

ñược tại ñầu cọc khi thí nghiệm biến dạng nhỏ, trong phần tiếp theo của tiêu

chuẩn này ñược gọi tắt là vận tốc.

Phương pháp phản xạ xung (pulse echo method): Phương pháp phân tích

trong ñó số liệu ño vận tốc ñược phân tích dưới dạng hàm số của thời gian.

Phương pháp ứng xử nhanh (transient response method): Phương pháp phân

tích trong ñó vận tốc và xung lực của búa ñược phân tích dưới dạng hàm số

của tần số.

Phương pháp tín hiệu phù hợp (signal matching method): Phương pháp phân

tích mức ñộ khuyết tật của cọc trong ñó ñộ chính xác của kết quả ñược ñánh

giá theo sự phù hợp của vận tốc ñầu cọc tính toán với vận tốc ño ñược tại hiện

trường.

3.5. Thiết bị thí nghiệm

Thiết bị thí nghiệm gồm 3 bộ phận chính:

a) Thiết bị tạo xung lực;

b) Các ñầu ño vận tốc và lực (nếu có);

c) Thiết bị thu và hiển thị tín hiệu.

Ghi chú:

Một số thiết bị thí nghiệm thường dùng ở Việt Nam ñược giới thiệu trong

phụ lục D.

Thiết bị tạo xung lực (va ñập): Xung lực có thể ñược tạo bởi các dụng cụ như

búa cầm tay hoặc quả nặng. Dụng cụ phải tạo xung lực theo phương dọc trục

255

cọc với thời gian tác ñộng nhỏ hơn 1 ms và không gây hư hỏng cục bộ trên

ñầu cọc.

Ghi chú:

Nên sử dụng búa cầm tay có phần ñầu búa bằng chất dẻo với trọng lượng

búa khoảng 0,5÷5 kg.

Các ñầu ño: Gồm 1 hoặc nhiều ñầu ño vận tốc và ñầu ño xung lực (không bắt

buộc). Trường hợp kiểm tra cọc dứơi ñài cọc ñã thi công cần sử dụng ít nhất

2 ñầu ño vận tốc.

ðầu ño vận tốc : Vận tốc có thể ñược xác ñịnh bằng ñầu ño gia tốc, ñầu

ño vận tốc hoặc ñầu ño chuyển vị. Nếu sử dụng ñầu ño gia tốc thì cần tích

phân tín hiệu ñể xác ñịnh vận tốc. Nếu sử dụng ñầu ño chuyển vị thì vận tốc

ñược xác ñịnh bằng cách vi phân tín hiệu ño.

ðầu ño lực (không bắt buộc): ðầu ño lực gắn trên dụng cụ tạo xung phải

có khả năng ño xung lực thay ñổi theo thời gian.

Tín hiệu ño vận tốc và lực ñược chuyển về thiết bị thu và hiển thị tín

hiệu bằng dây dẫn tín hiệu có khả năng chống nhiễu.

5.4. Thiết bị thu và hiển thị tín hiệu:

Là thiết bị nhận tín hiệu từ các ñầu ño, thực hiện một số xử lý ban ñầu

và hiển thị tín hiệu trên màn hình.

Tín hiệu tương tự (analog signal) từ các ñầu ño ñược chuyển ñổi sang

tín hiệu số. Tần số lấy mẫu khi chuyển ñổi không nhỏ hơn 30000 Hz. Tín

hiệu ứng với mỗi nhát búa cần ñược lưu giữ cùng với mã số tín hiệu, thông

tin về cây cọc, hệ số khuyếch ñại, thời gian thí nghiệm.

Trường hợp các ñầu ño gia tốc ñược sử dụng trong thí nghiệm, tín hiệu cần

ñược hiệu chuẩn và tích phân ñể xác ñịnh vận tốc. Bộ phận thu số liệu cũng

phải có khả năng chỉnh cho vận tốc về 0 trong khoảng thời gian giữa các nhát

búa.

Nếu sử dụng ñầu ño xung lực, bộ phận thu số liệu phải có khả năng cân bằng

về 0 trong khoảng thời gian giữa các nhát búa, hiệu chuẩn và khuyếch ñại số

liệu ño lực.

256

Bộ phận xử lý ban ñầu phải thực hiện chuẩn hoá tín hiệu lực và vận tốc theo

cùng ñường cong ứng xử tần số ñể tránh sự lệch pha tương ñối và sự chênh

lệch về biên ñộ.

Các tín hiệu ño vận tốc và lực (nếu có) ñược hiển thị dưới dạng biểu ñồ

vận tốc - thời gian và lực - thời gian. Cần ñảm bảo là thiết bị có khả năng

hiển thị tín hiệu ứng với nhát búa ñược lựa chọn trong thời gian không ít hơn

hơn 30 giây.

3.6. Xác ñịnh số lượng và vị trí cọc thí nghiệm

Số lượng cọc ñược kiểm tra bằng phương pháp ñộng biến dạng nhỏ ñược xác

ñịnh theo yêu cầu của TCXDVN 326:2004. Trường hợp phát hiện tỷ lệ cọc có

khuyết tật vượt quá 30% số cọc ñã kiểm tra thì tăng thêm 50% số cọc thí

nghiệm và nếu tỷ lệ cọc có khuyết tật vẫn vượt quá 30% số cọc ñó thì tiến

hành kiểm tra toàn bộ các cọc của công trình.

Tất cả các cọc thuộc móng có 1 cọc phải ñược kiểm tra bằng phương pháp

ñộng biến dạng nhỏ nếu chưa ñược kiểm tra bằng phương pháp khác. ðối với

móng có từ 2 ñến 3 cọc, nếu thí nghiệm phát hiện một cọc có khuyết tật thì

kiểm tra các cọc còn lại.

ðối với các móng có nhiều cọc, vị trí cọc ñược thí nghiệm nên ñược xác ñịnh

theo tầm quan trọng của cây cọc, tình hình thực tế thi công cọc hoặc lựa chọn

một cách ngẫu nhiên.

3.7. Thí nghiệm ở hiện trường

Chuẩn bị thí nghiệm

ðối với cọc nhồi hoặc cọc ống có ñổ bê tông lấp lòng cọc thì thời gian bắt ñầu

công tác thí nghiệm lấy bằng giá trị lớn hơn của:

a) Ngày, kể từ khi kết thúc ñổ bê tông;

b) Thời gian ñể cường ñộ bê tông ñạt 75% giá trị thiết kế.

ðầu cọc phải dễ tiếp cận, không ñược ngập nước, phần bê tông chất lượng

thấp trên ñầu cọc phải ñược loại bỏ cho tới lớp bê tông tốt, ñất và các phế thải

xây dựng trên bề mặt ñầu cọc phải ñược tẩy sạch.

Số lượng tối thiểu các ñiểm thí nghiệm trên bề mặt ñầu cọc là:

a) 1 ñiểm ñối với cọc D ≤ 0,60 m

b) 3 ñiểm ñối với cọc D > 0,60 m (hình 1)

257

Trên bề mặt ñầu cọc cần mài phẳng các vị trí dự kiến ñặt ñầu ño vận tốc và

các vị trí tạo xung lực (gõ búa).

Ghi chú: Nên dùng dụng cụ cầm tay ñể mài phẳng các vị trí ño, phạm vi

mài phẳng quanh mỗi vị trí ño có ñường kính khoảng 10 ñến 15 cm.

H×nh 1 - S¬ ®å bè trÝ c¸c ®iÓm ®o

Lắp ñặt thiết bị ño

Việc lắp ñặt ñầu ño vận tốc trên ñầu cọc phải ñảm bảo cho trục của ñầu

ño song song với trục của cọc. Nên sử dụng vật liệu ñệm như sáp, va-dơ-lin,

v.v., ñể ñảm bảo sự tiếp xúc giữa ñầu ño và bề mặt ñầu cọc. Bề dày của lớp

vật liệu ñệm càng mỏng càng tốt.

Sau khi nối các ñầu ño vào bộ phận ghi tín hiệu cần kiểm tra hoạt ñộng

của thiết bị. Nếu phát hiện thiết bị hoạt ñộng không bình thường thì phải

dừng thí nghiệm.

3.8. ðo sóng

Xác ñịnh các tham số làm việc cho thiết bị trên cơ sở các ñặc tính của

cây cọc thí nghiệm. Có thể ño thử một vài nhát búa ñể ñiều chỉnh các tham

số.

Lần lượt tiến hành gõ và ño sóng tại các ñiểm ñã ñịnh trên bề mặt ñầu

cọc. Búa phải ñược gõ ñể tạo ra xung lực theo phương dọc trục cọc. Tại mỗi

ñiểm cần thực hiện phép ño cho ít nhất 3 nhát búa.

Trước khi thí nghiệm mỗi cây cọc nên sơ bộ kiểm tra chất lượng tín

hiệu. Biểu ñồ vận tốc thu ñược tại mỗi ñiểm trên bề mặt ñầu cọc phải có dạng

tương tự. Những biến ñổi bất thường của dạng biểu ñồ tín hiệu có thể do hoạt

258

ñộng không bình thường của thiết bị ño, hư hỏng cục bộ gần bề mặt cây cọc

hoặc sai sót trong thao tác của người thí nghiệm.

Cùng với việc ño sóng cần thu thập các số liệu hiện trường có liên quan

ñến cọc thí nghiệm, cụ thể là:

a) Số hiệu cây cọc thí nghiệm;

b) ðường kính và chiều dài của cọc theo thiết kế và hoàn công;

c) ðiều kiện ñất nền;

d) ðường kính và chiều dài ống chống (casing), ống chống tạm hay ñể lại

vĩnh viễn;

e) Ngày ñổ bê tông, biểu ñồ khối lượng ñổ bê tông theo ñộ sâu, phương pháp

ñổ bê tông;

f) Vị trí tạo xung và vị trí ñặt ñầu ño vận tốc;

g) Cao ñộ ñầu cọc tại thời ñiểm thí nghiệm;

h) Các biên bản hiện trường theo dõi quá trình thi công cọc.

3.9. Phân tích tín hiệu

Mục ñích của phân tích tín hiệu là phát hiện dấu hiệu của khuyết tật, xác

ñịnh vị trí và dự báo mức ñộ của khuyết tật. Việc phân tích có thể ñược thực

hiện theo phương pháp phản xạ xung, phương pháp ứng xử nhanh hoặc

phương pháp "tín hiệu phù hợp".

Phân tích theo phương pháp phản xạ xung: Phương pháp này xác

ñịnh ñộ sâu có thay ñổi kháng trở trên cơ sở số liệu ño vận tốc ở ñầu cọc.

Thông thường trong thí nghiệm xung biến dạng nhỏ chỉ cần phân tích theo

phương pháp này là ñủ. Việc phân tích ñược thực hiện theo các bước sau:

Số liệu ño ñược biểu diễn dưới dạng biểu ñồ vận tốc - thời gian (hình 2),

trong ñó trục tung của biểu ñồ là biên ñộ sóng và trục hoành là trục của thời

gian hoặc ñộ sâu. Khuyếch ñại tín hiệu sao cho biên ñộ sóng phản xạ từ mũi

cọc ñược hiển thị với biên ñộ tương ñương biên ñộ sóng ban ñầu. Nên áp

dụng hệ số khuyếch ñại dạng hàm số mũ với trị tăng theo thời gian.

259

Hình 2 - Biểu ñồ vận tốc

Biểu ñồ sóng ñặc trưng ñược xác ñịnh từ kết quả thí nghiệm các cọc có

cùng ñường kính, chiều dài, vật liệu và ñược hạ trong cùng ñiều kiện ñất nền.

Xác ñịnh biểu ñồ sóng ñặc trưng theo trình tự sau:

a) Quan sát tất cả các biểu ñồ thí nghiệm của các cây cọc ñã thí nghiệm, sơ bộ

nhận dạng các ñặc tính chung của biểu ñồ sóng. Tham khảo kết quả khảo sát

ñịa chất công trình ñể ñánh giá ảnh hưởng của ñiều kiện ñất nền ñối với ứng

xử của các cọc thí nghiệm;

b) Loại bỏ các cây cọc có dạng sóng ñột biến;

c) Lấy giá trị trung bình của số liệu ño của các cây cọc có biểu ñồ sóng tương

tự. Biểu ñồ sóng trung bình ñược lấy làm biểu ñồ ñặc trưng của các cây cọc

thí nghiệm.

Việc phân tích số liệu ño ñược thực hiện cho từng cây cọc thí nghiệm

theo trình tự sau:

a) So sánh dạng của biểu ñồ sóng vận tốc của mỗi cây cọc với biểu ñồ sóng

ñặc trưng, từ ñó xác ñịnh các cây cọc nghi ngờ có khuyết tật thể hiện bởi sóng

phản xạ cùng hướng với sóng ban ñầu trong khoảng ñộ sâu từ ñầu cọc tới

mũi cọc;

b) Xác ñịnh dấu hiệu của phản xạ từ mũi cọc;

c) Có thể ñánh giá cọc không có khuyết tật khi ñáp ứng các ñiều kiện:

Không xảy ra thay ñổi ñột ngột của biên ñộ sóng cùng hướng với sóng

ban ñầu từ các ñộ sâu nhỏ hơn ñộ sâu mũi cọc;

260

Sóng phản xạ từ mũi cọc ñược quan sát rõ.

d) Trường hợp quan sát thấy sóng phản xạ từ các ñộ sâu nhỏ hơn chiều dài cọc

theo cùng hướng với sóng ban ñầu và phản xạ từ mũi cọc không quan sát

ñược thì cây cọc có khả năng có khuyết tật ở ñộ sâu:

2

tcx

∆= (1)

trong ñó:

x là khoảng cách từ ñầu cọc ñến ñộ sâu phát sinh phản xạ cùng

hướng với sóng vận tốc ban ñầu, m;

t∆ là khoảng thời gian kể từ khi xung tác ñộng vào ñầu cọc ñến

khi sóng phản xạ trở lại ñầu cọc, s;

c là vận tốc truyền sóng trong cọc, m/s, xác ñịnh theo phương pháp

trình bày trong phụ lục B.

Phân tích theo phương pháp ứng xử nhanh: Phương pháp này phân

tích số liệu ño vận tốc và xung lực theo tần số (xem phụ lục A).

Kết quả ño ñược thể hiện dưới dạng biểu ñồ quan hệ giữa ñộ dẫn nạp, M ,

và tần số dao ñộng(Hình 3).

Hình 3 - Biểu ñồ ñộ dẫn nạp của cọc

Việc phân tích số liệu ño ñược thực hiện cho từng cây cọc thí nghiệm

theo trình tự sau:

a) Quan sát biểu ñồ ñộ dẫn nạp của cọc, xác ñịnh các tần số trội cách ñều;

261

b) Xác ñịnh các tần số ứng với các cực trị nêu trên và ;

e) Tính toán ñộ sâu phát sinh sóng phản xạ theo công thức:

trong ñó:

f∆ là chênh lệch về tần số giữa 2 tần số trội liên tiếp, Hz;

c và x có ý nghĩa như trong công thức (1).

Phân tích theo phương pháp "tín hiệu phù hợp": Số liệu ño có thể

ñược phân tích bằng phần mềm theo thuật toán tín hiệu phù hợp ñể ñịnh

lượng mức ñộ khuyết tật của cọc (xem phụ lục A). Cần kết hợp kết quả phân

tích bằng phương pháp này với các thông tin về thiết kế và thi công cọc và

ñiều kiện ñất nền ñể ñánh giá mức ñộ nguyên vẹn của cọc.

3.10. Báo cáo kết quả thí nghiệm

Báo cáo kết quả thí nghiệm cần cung cấp thông tin liên quan ñến công

trình xây dựng, phương pháp thí nghiệm, các ñặc ñiểm của cọc thí nghiệm, số

liệu ño, ñánh giá ñộ nguyên vẹn của cọc và các kiến nghị (nếu có).

Các thông tin vắn tắt về công trình xây dựng, bao gồm tên của công

trình, ñịa ñiểm xây dựng, qui mô công trình, giải pháp nền móng, ñiều kiện

ñịa chất công trình, v.v.

Các thông tin vắn tắt về thí nghiệm ñộng biến dạng nhỏ, bao gồm

nguyên lý của phương pháp, thiết bị thí nghiệm, qui trình thí nghiệm và

phương pháp ñánh giá số liệu.

Các thông tin về cọc thí nghiệm gồm:

a) Số hiệu cọc thí nghiệm và vị trí cọc trên mặt bằng công trình;

b) ðường kính tiết diện và chiều dài cọc thí nghiệm, cấu tạo cọc, vị trí các

mối nối trong trường hợp thí nghiệm cọc chế tạo sẵn;

c) Công nghệ thi công cọc;

d) Thời gian thi công cọc: Ngày ñổ bê tông (ñối với cọc nhồi), ngày hạ cọc

(ñối với cọc chế tạo sẵn);

e) Quá trình thi công cọc, các dấu hiệu bất thường phát hiện ñược trong quá

trình thi công cọc;

262

f) Thời gian thí nghiệm kiểm tra cọc bằng phương pháp ñộng biến dạng

nhỏ;

g) Kết quả thí nghiệm kiểm tra cọc bằng các phương pháp khác (nếu có).

Số liệu ño cần ñược thể hiện dưới dạng biểu ñồ vận tốc tại ñầu cọc và

biểu ñồ xung lực (nếu có).

Kết quả phân tích nên ñược thể hiện dưới dạng biểu ñồ. Nếu phân tích

theo tần số nên thể hiện biểu ñồ ñộ dẫn nạp còn khi phân tích theo phương

pháp tín hiệu phù hợp nên trình bày biểu ñồ của kháng trở của cọc.

Kết luận về tình trạng khuyết tật của cọc thí nghiệm cần nêu rõ ñộ sâu

nghi ngờ có khuyết tật, nhận xét về mức ñộ khuyết tật và các kiến nghị (nếu

có).

Phụ lục A

(Tham khảo)

A.1 Xác ñịnh ñộ sâu và dự báo mức ñộ khuyết tật

A.1.1 Nội dung của phương pháp phân tích phản hồi xung

Hình A.1 mô tả quá trình truyền sóng trong cây cọc có khuyết tật. Khoảng

thời gian kể từ khi búa ñập vào ñầu cọc tới khi sóng phản xạ trở lại ñầu cọc

phụ thuộc vào tốc ñộ truyền sóng, c, và ñộ sâu gặp biến ñộng của kháng trở, x,

xác ñịnh theo quan hệ c

xt

2= .

263

Hình A.1 - Quá trình truyền sóng trong cọc

Trên biểu ñồ vận tốc tại ñầu cọc có thể xác ñịnh ñược thời gian, t, trong

khi vận tốc truyền sóng trong cọc, c, có thể xác ñịnh theo phương pháp của

phụ lục B. Từ ñó có thể xác ñịnh ñộ sâu gặp khuyết tật của cọc theo công

thức:

2

ctx = (A.1)

Trong phương pháp phản hồi xung, mức ñộ khuyết tật của cọc chỉ có thể

ñược ñánh giá ñịnh tính trên cơ sở quan sát biên ñộ sóng phản xạ. Có thể

tham khảo các biểu ñồ thể hiện dạng ñặc trưng của vận tốc tại ñầu cọc tương

ứng với một số ñiều kiện khác nhau của ñất nền và cây cọc ñể nhận dạng

khuyết tật (xem phụ lục C).

A.1.2 Nội dung của phương pháp phân tích ứng xử nhanh

ðể thực hiện phân tích theo phương pháp ứng xử nhanh cần ñồng thời ño

xung lực và vận tốc tại ñầu cọc. ðộ dẫn nạp )( fM xác ñịnh bằng tỷ số giữa

biên ñộ vận tốc và lực theo tần số.

ðối với các cây cọc có khuyết tật, trên biểu ñồ dẫn nạp quan sát ñược các

cực trị cách ñều. ðộ sâu gặp khuyết tật xác ñịnh theo ñiều 8.3 của tiêu chuẩn.

Phương pháp phân tích ứng xử nhanh không cho phép dự báo ñịnh lượng

mức ñộ khuyết tật của cọc.

A.1.3 Nội dung của phương pháp tín hiệu phù hợp

Việc ñịnh lượng mức ñộ khuyết tật của cọc có thể ñược thực hiện theo

phương pháp "tín hiệu phù hợp". ðây là phương pháp số, trong ñó ban ñầu

lực tác dụng lên ñầu cọc cùng với một tập hợp của thông số về nền ñất ñược

sử dụng ñể tính toán biểu ñồ vận tốc tại ñầu cọc. Sau khi so sánh biểu ñồ vận

tốc tính toán với biểu ñồ vận tốc ño ñược tại ñầu cọc, có thể xác ñịnh những

ñiều chỉnh cần thiết ñối với mô hình cọc và nền ñã giả ñịnh ban ñầu ñể áp

dụng trong lần tính toán tiếp theo. Quá trình ñiều chỉnh mô hình và tính toán

ñược lặp lại cho tới khi biểu ñồ vận tốc tính toán phù hợp với biểu ñồ vận tốc

ño ñược. ðánh giá mức ñộ khuyết tật ñược thực hiện trên cơ sở mô hình cọc

264

và nền tạo ra biểu ñồ vận tốc tính toán thoả mãn ñiều kiện nêu trên. Việc tính

toán ñược thực hiện bằng một số phần mềm như PIWAP, TNOWAVE,

PITBP, v.v. Kết quả phân tích có thể biểu diễn dưới dạng tỷ số 1

2

Z

Z=β , trong

ñó 1Z và 2Z lần lượt là kháng trở của tiết diện cọc bình thường và của tiết

diện có khuyết tật. Có thể tham khảo chỉ tiêu phân loại mức ñộ hư hỏng của

cọc trình bày trong bảng A.1.

Bảng A.1 - ðánh giá mức ñộ hư hỏng của cọc theo hệ số β

Hệ số β Mức ñộ khuyết tật

1,0 Cọc nguyên vẹn

0,8÷1,0 Hư hỏng nhẹ

0,6÷0,8 Hư hỏng

<0,6 ðứt gãy

Khi sử dụng phương pháp "tín hiệu phù hợp" ñể dự báo mức ñộ khuyết

tật cần lưu ý là ñộ tin cậy của kết quả phân tích còn thấp do phương pháp này

còn nhiều hạn chế về thiết bị thí nghiệm, phương pháp ño và thuật toán. Chỉ

nên coi dự báo mức ñộ khuyết tật như một trong những thông tin ñể tham

khảo khi xem xét ñánh giá mức ñộ khuyết tật của cọc. ðối với trường hợp cọc

có ñường kính tiết diện lớn cần lưu ý bố trí ñầu ño như yêu cầu trong ñiều

7.1.4 của tiêu chuẩn này ñể ñảm bảo ñộ tin cậy của kết quả tính toán.

Phụ lục B

(Tham khảo)

Xác ñịnh vận tốc truyền sóng

B.1 Vận tốc truyền sóng dọc trục cọc phụ thuộc và tính chất cơ học của

vật liệu cọc. Có thể xác ñịnh vận tốc truyền sóng từ thực nghiệm hoặc theo lý

thuyết.

265

B.2 Trường hợp biết chiều dài cọc và xác ñịnh ñược sóng phản xạ từ

mũi cọc, vận tốc truyền sóng xác ñịnh theo công thức:

p

p

t

Lc

∆=

2 (B.1)

trong ñó:

pL là chiều dài cọc, m;

pt∆ là khoảng thời gian kể từ khi xung tác ñộng vào ñầu cọc ñến khi

sóng phản xạ từ mũi trở lại ñầu cọc, s;

Ghi chú:

ðối với ñoạn cọc chế tạo sẵn với chiều dài pL , có thể xác ñịnh vận tốc

truyền sóng trước khi hạ cọc bằng cách tạo xung lực dọc trục ñể xác ñịnh thời

gian pt∆ , từ ñó tính toán c theo công thức B.1.

B.3 Nếu xác ñịnh ñược mô ñun ñàn hồi, E , và dung trọng, ρ , của vật

liệu cọc thì có thể tính toán theo công thức ρE

c = ;

B.4 Nếu không ñủ ñiều kiện xác ñịnh vận tốc truyền sóng theo phương

pháp trình bày ở B.2 và B.3, có thể lấy gần ñúng smc /)40003800( ÷≈ ñối

với cọc bê tông cốt thép và smc /5000≈ ñối với cọc thép.

266

Phụ lục C

(Tham khảo)

Một số dạng ñiển hình biểu ñồ vận tốc

Dạng của biểu ñồ vận tốc phụ thuộc vào sức kháng của ñất nền và sự thay

ñổi của kháng trở dọc theo thân cọc. Trong phụ lục này trình bày một số dạng

biểu ñồ vận tốc tiêu biểu ứng với các trường hợp cây cọc như sau:

1. Cọc không có khuyết tật (hình C.1);

2. Cọc có kháng trở ñột ngột giảm gần ñầu cọc (hình C.2);

3. Cọc có kháng trở ñột ngột giảm dưới sâu (hình C.3);

4. Cọc có kháng trở ñột ngột tăng dưới sâu (hình C.4).

Trong mỗi trường hợp của cọc, mức ñộ biến ñộng của kháng trở cũng

như sức kháng của ñất nền ñược tăng dần từ mức ñộ thấp ñến mức ñộ cao.

ảnh hưởng của mức ñộ biến ñộng kháng trở và sức kháng của ñất nền ñối với

biểu ñồ vận tốc như sau:

1. Trong cùng ñiều kiện về ñất nền, mức ñộ biến ñộng của kháng trở trong

cọc càng cao thì biên ñộ của sóng phản xạ càng lớn;

2. Trong cùng ñiều kiện về mức ñộ biến ñộng của kháng trở, sức kháng

của ñất nền càng cao thì biên ñộ của sóng phản xạ càng nhỏ.

3.

267

Mũi cọc

Sức kháng của ñất nền Tự do Ngàm

Cao

Thấp

Hình C.1 - Biểu ñồ vận tốc của cọc không có khuyết tật

268

Mức ñộ thay ñổi kháng trở Sức kháng

của ñất nền Thấp Trung bình Cao

Cao

Thấp

Hình C.2 - Biểu ñồ vận tốc của cọc có kháng trở giảm ñột ngột gần ñầu cọc

269



Cao

Thấp

Hình C.3 - Biểu ñồ vận tốc của cọc có kháng trở giảm ñột ngột dưới sâu

270



Cao

Thấp

Hình C.4 - Biểu ñồ vận tốc của cọc có kháng trở tăng ñột ngột dưới sâu

271

Phụ lục D

(Tham khảo)

Một số thiết bị thí nghiệm ñộng biến dạng nhỏ

hiện nay ñang sử dụng ở Việt Nam

Tính năng của một số thiết bị chuyên dùng cho thí nghiệm kiểm tra khuyết tật

của cọc bằng phương pháp ñộng biến dạng nhỏ hiện nay ñang ñược sử dụng ở Việt

Nam ñược tóm tắt trong bảng D.1.

Bảng D.1 Một số thiết bị thí nghiệm chuyên dùng hiện ñang ñược sử dụng ở

Việt Nam

TT Tên thiết bị Xuất xứ Tính năng kỹ thuật chính

1 IFCO IT-

System

IFCO,

Hà Lan

- Sử dụng 2 ñầu ño gia tốc Bruel &

Kjaer

- Có khả năng lưu giữ số liệu ño 10000

cọc

- Có thể thí nghiệm cọc dưới công trình

ñã thi công

2 PDI PIT

Collector PDI, Mỹ

- Sử dụng 1 ñầu ño gia tốc

- Búa có hoặc không gắn ñầu ño lực

(tuỳ chọn)

SE/IR-1 OLSON,

Mỹ

- Sử dụng 1 ñầu ño gia tốc hoặc 1 ñầu

ño vận tốc

- Búa có gắn ñầu ño lực

4 MIM P15 Pháp - Sử dụng 1 ñầu ño vận tốc

- Búa có gắn ñầu ño lực

4. Phương pháp thí nghiệm gia tải ñể ñánh giá ñộ bền, ñộ cứng và khả năng

chống nứt của cấu kiện bê tông và bê tông cốt thép ñúc sẵn.


Phương pháp thí nghiệm gia tải tĩnh ñược áp dụng ñể ñánh giá ñộ bền, ñộ

cứng và khả năng chống nứt cho các loại cấu kiện ñúc sẵn bằng bê tông và bê tông

272

cốt thép thường, bê tông cốt thép ứng suất trước cùng các cấu kiện hỗn hợp, không

áp dụng cho các cấu kiện bê tông, bê tông cốt thép chịu tải trọng nhiệt.

Phương pháp này áp dụng cho các cấu kiện thiết kế chịu tải trọng tĩnh hoặc chịu tải

trọng tạm thời lặp lại nhiều lần( như dầm cầu trục, các tấm mái có treo các thiết bị

di ñộng ñể vận chuyển…) trong phòng hoặc hiện trường nếu ñáp ứng ñược các

ñiều kiện kĩ thuật

4.2. Tiêu chuẩn trích dẫn

- TCVN 5574:91. “ Kết cấu bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế”

- TCVN 5440:91. “Bê tông – Kiểm tra và ñánh giá ñộ bền – Quy ñịnh chung”

- TCVN 1651:85. “Thép cốt bê tông cán nóng”

- TCVN 3101:79. “ Dây thép các bon thấp kéo nguội dùng làm cốt thép bê

tông”

4.3. Thuật ngữ và ñịnh nghĩa

Thí nghiệm gia tải tĩnh là thí nghiệm bằng cách chất tải từ từ lên cấu kiện nhằm

xác ñịnh sự tương quan giữa các giá trị thực tế và thiết kế của ñộ bền, ñộ cứng,

khả năng chống nứt.

Tải trọng kiểm tra là giá trị tải trọng dùng ñể ñánh giá khả năng làm việc của cấu

kiện theo kết quả thí nghiệm bằng gia tải tĩnh.

Tải trọng kiểm tra ñược phân ra:

Tải trọng kiểm tra ñộ bền (kí hiệu là Pbktr) – là tải trọng ứng với khi cấu kiện bị phá

huỷ nghĩa là khi cấu kiện mất khả năng chịu lực (ñược xác ñịnh theo mục 4.10).

Tải trọng kiểm tra ñộ cứng (kí hiệu là Pcktr) – là tải trọng ứng với ñộ võng ñã ñịnh

trước (ñược xác ñịnh theo mục 4.10).

Tải trọng kiểm tra hình thành vết nứt (kí hiệu là Pnktr) – là tải trọng ứng với sự hình

thành vết nứt ñầu tiên trong bêtông.

Tải trọng kiểm tra mở rộng vết nứt (kí hiệu là Paktr) – là tải trọng ứng với sự bề

rộng vết nứt ñã ñinh trước.

Tải trọng phá huỷ thực tế ( kí hiệu là Ppttế) – là gi trị tải trọng thí nghiệm làm cấu

kiện thí nghiệm bị phá huỷ (biểu hiện như mục 4.8).

Hệ số an toàn C – là hệ số xác ñịnh mức ñộ tăng của giá trị tải trọng kiểm tra so

với tải trọng tương ứng với khả năng chịu lực của nó.

ñộ võng kiểm tra (kí hiệu là fktr) là giá trị ñộ võng ñược dùng ñể so sánh với ñộ

võng thực tế của cấu kiện dưới tác ñộng của tải trọng kiểm tra ñộ cứng qua ñó

273

ñánh giá khả năng làm việc của cấu kiện về ñộ cứng. ñộ võng kiểm tra theo mục

4.10

Bề rộng vết nứt kiểm tra (Kí hiệu là akt) là gía trị bề rộng vết nứt ñược dùng ñể so

sánh với bề rộng của vết nứt thực tế dưới tác ñộng của tải kiểm tra mở rộng tải

trọng vết nứt, qua ñó ñnáh giá khả năng làm việc của cấu kiện về khả năng chống

nứt.

4.4. Quy ñịnh chung.

Thực hiện thí nghiệm gia tải tĩnh nhằm kiểm tra tổng thể các chỉ số về ñộ bền, ñộ

cứng, khả năng chống nứt của các cấu kiện ñược chế tạo theo thiết kế.

Việc thí nghiệm gia tải tĩnh phải xác ñịnh ñược các giá trị thực của tải trọng phá

huỷ theo cường ñộ( trạng thái giới hạn thứ nhất), các giá trị ñộ võng và bề rộng vết

nứt thực tế dưới tác ñộng của tải trọng kiểm tra (trạng thái giới hạn thứ hai).

Việc thí nghiệm gia tải tĩnh cũng có thể chỉ nhằm xác ñịnh một trong những giá trị

thực tế vừa nêu trên tuỳ yêu cầu của khách hàng.

ðánh giá ñộ bền, ñộ cứng và khả năng chống nứt của cấu kiện ñược thực hiện trên

cơ sở so sánh các giá trị thực tế của tải trọng phá huỷ, ñộ võng và bề rộng vết nứt

với các giá trị tương ứng của hồ sơ thiết kế.

Việc thí nghiệm kiểm tra bằng gia tải tĩnh ñược thực hiện theo sơ ñồ quy ñịnh

trong hồ sơ thiết kế tại các thời ñiểm:

- Trước khi tiến hành sản xuất hàng loạt

- Thay ñổi kết cấu, cấu tạo cấu kiện

- Thay ñổi công nghệ sản xuất

- Thay ñổi loại và chất lượng vật liệu

- Kiểm tra ñịnh kì

- Khi có sự cố hoặc nghi ngờ chất lượng sản phẩm.

Việc thí nghiệm kiểm tra này không thay thế cho việc kiểm tra và nghiệm thu sản

phẩm theo yêu cầu kĩ thuật của các tiêu chuẩn mà hồ sơ thiết kế quy ñịnh ñối với

cơ sở sản xuất chế tạo.

Thí nghiệm ñược tiến hành trong ñiều kiện nhiệt ñộ dương và cường ñộ bê tông

phải ñạt yêu cầu theo thiết kế (xem TCVN 5540:91).

Danh mục các yêu cầu kĩ thuật mà hồ sơ thiết kế cần nêu rõ ñược cho trong phụ lục

A.

274

Việc thí nghiệm gia tải tĩnh cần do cơ quan có tư cách pháp nhân, các kĩ sư, kĩ

thuật viên ñược ñào tạo chuyên sâu và có kinh nghiệm về lĩnh vực này tổ chức

thực hiện.

4.5. Lấy mấu thí nghiệm.

Số lượng cấu kiện thí nghiệm ñược lấy theo quy ñịnh của tiêu chuẩn hoặc yêu cầu

thiết kế cho từng loại sản phẩm, tương ứng với các trường hợp sau:

- Kiểm tra ñịnh kì: lấy theo bảng

Số lượng cấu kiện thí nghiệm

Số cấu kiện ñược chế tạo

giữa các ñợt thí nghiệm

Số cấu kiện thí nghiệm

không nhỏ hơn ( cấu

kiện)

Dưới 250

Từ 251 ñến 1000

Từ 1001 ñến 3000

Lớn hơn 3001

2

3

4

5

+Ghi chú: Giai ñoạn giữa các ñợt thí nghiệm lấy theo quy ñịnh của tiêu chuẩn

hoặc yêu cầu thiết kế.

Khi thay ñổi cấu tạo, công nghệ chế tạo cấu kiện, trước lúc sản xuất ñại trà, khi só

sự cố hoặc nghi ngờ chất lượng sản phẩm: không ít hơn 2 cấu kiện.

Có thể lấy số lượng cấu kiện thí nghiệm nhiều hay ít hơn so với bảng tuỳ theo mục

ñích yêu cầu thí nghiệm của khách hàng.

Mẫu thí nghiệm phải cùng loại,cùng mã số và theo quy ñịnh của thiết kế. Mẫu thí

nghiệm ñược lấy bất kỳ trong lô sản phẩm.

4.6. Thiết bị và phương tiện thí nghiệm

Các thiết bị gia tải cần ñảm bảo khả năng truyền tải lên cấu kiện theo sơ ñồ ñã

ñịnh với sai số nhỏ hơn 65% giá trị tải trọng kiểm tra. Có thể gia tải bằng máy ép

thuỷ lực, kích thuỷ lực, hệ thống ñòn bẩy hoặc ñặt tải trực tiếp lên cấu kiện bằng

các vật nặng, bao cát, bao(thùng) nước hay các vật liệu rời khác.

ðo lực bằng áp lực kế (ñồng hồ áo lực), lực kế( lực kế cơ học hay ñiện tử)

275

ðô ñộ võng, chuyển vị bằng các thiết bị ño cơ học có giá trị vạch chia không lớn

hơn 0,01mm, các ñầu ño ñiện tử(sensor) hoặc máy thuỷ chuẩn, ñộ chính xác

0,1mm (có thể ước ñọc ñược 0,01mm)

cần chọn tính năng kĩ thuật của thiết bị phù hợp với giá trị ño ñộ võng, chuyển vị

cần ño.

ðo bề rộng vết nứt bằng kính phóng ñại có giá trị vạch chia không lớn hơn

0,05mm hoặc các dụng cụ có tính năng tương ñương.

Danh mục thiết bị , phương tiện thí nghiệm có thể tham khảo ở phụ lục C.

4.7. Chuẩn bị thí nghiệm

Sơ ñồ gối tựa và gia tải

Sơ ñồ gối tựa và gia tải cần tuân thủ theo tiêu chuẩn, hồ sơ thiết kế và cần lựa

chọn sao cho phù hợp với sơ ñồ làm việc thực tế của cấu kiện và ñể khi thí

nghiệm, cấu kiện ñạt ñược các trạng thái giới hạn cần kiểm tra.

Nếu thí nghiệm theo một sơ ñồ mà không ñạt ñược tất cả các trạng thái giới hạn

cần kiểm tra thì chọn các sơ ñồ thí nghiệm khác nhau ñể ñạt ñược mục ñích trên.

Khi ñược thiết kế chấp nhận, có thể:

Dùng sơ ñồ gối tựa và gia tải khác so với sơ ñồ trong hồ sơ thiết kế nhưng vẫn

ñảm bảo nội lực trong các tiết diện kiểm tra tương ñương với nội lực trong tính

toán thiết kế.

Khi hồ sơ thiết kế có 2 sơ ñồ thí nghiệm ñể kiểm tra hai trạng thái giới hạn khác

nhau, cho phép thực hiện các thí nghiệm trên một cấu kiện song phải tiến hành gia

cố cho các vị trí bị hư hỏng sau khi hoàn thành thí nghiệm theo sơ ñồ thứ nhất.

Trong trường hợp do ñiều kiện thí nghiệm không phản ánh ñúng trạng thái làm

việc thực của cấu kiện, nếu ñược sự ñồng ý của thiết kế, có thể thí nghiệm cấu

kiện ở trạng thái khác với một góc 900 hoặc 1800 nhưng cấu kiện không ñược có

vết nứt trước khi gia tải và cần thay ñổi hướng gia tải và phải tính ñến ảnh hưởng

của trọng lượng bản thân cùng các phương tiện thí nghiệm.

ðối với dầm, vì kèo, tấm…một nhịp, chịu uốn, làm việc theo một phương, gối tự

do thì khi thí nghiệm phải tạo hai gối tự do ở hai ñầu cấu kiện, một gối cố ñịnh,

276

một gối di ñộng. ðối với cấu kiện là con sơn hoặc ngàm hai ñầu thì phải thí

nghiệm theo sơ ñồ ngàm một hoặc hai ñầu theo yêu cầu thiết kế.

ðối với tấm kê tự do ở bốn góc, làm việc theo hai phương, phải tạo bốn gối ở bốn

góc; hai gối ñối xứng theo một ñường chéo là gối cầu, trong ñó một gối di ñộng và

một gối cố ñịnh, hai gối còn lại là gối con lăn di ñộng

ðối với tấm kê tự do 4 cạnh, làm việc theo hai phương, bố trí gối tựa như sau: các

khớp gối di ñộng ñặt theo chu vi tấm và ở giữa ba cạnh bố trí ba con lăn

ðối với tấm kê tự do 3 cạnh, gối cầu và gối con lăn ñược bố trí tương tự như tấm

kê tự do 4 cạnh

ðối với các tấm có sườn kê bốn góc, làm việc theo phương dọc tấm thì gối tựa

ñược bố trí sao cho vừa bảo ñảm cấu kiện xoay ñược ở các gối và chuyển vị dọc

tầm vừa ngăn chăn ñược chuyển vị của sườn tấm theo phương ngang

Trường hợp các thiết bị gia tải ngăn cản chuyển vị theo phương dọc của cấu kiện

thì phải dùng các gối tựa di ñộng.

Khi tiến hành thí nghiệm cấu kiện chịu lực tác dụng theo phương ngang, cần bố trí

các gối cầu di ñộng ñủ số lượng ñể loại trừ ñộ võng trong mặt phẳng ñứng do tải

trọng bản thân gây ra.

Nên sử dụng viên bi (cầu) và con lăn bằng thép ñặt bản ñệm thép ñể làm gối cầu

và con lăn. ñối với gối cố ñịnh cũng có thể sử dụng các loại trên nhưng có biện

pháp ngăn chăn chuyển vị tự do bằng các chi tiết thép hình hoặc dùng trực tiếp

thép hình hàn cố ñịnh trên bản ñệm.

Việc bố trí gối và kích thước gối cần tuân thủ theo thiết kế hoặc xác ñịnh theo các

số liệu khi tính toán thiết kế

Giữa các cấu kiện thí nghiệm và gối tựa cần có bản ñệm thép.

Diện tích bản ñệm thép lấy bằng diện tích tối thiệu của gối tựa theo thiết kế quy

ñịnh. Kích thước của bản ñệm thép theo phương khẩu ñộ của cấu kiện lấy bằng

kích thước tối thiệu của gối tựa, chiều dày bản ñệm không nhỏ hơn 1/6 kích thước

nói trên.

Trước khi ñặt cấu kiện thí nghiệm cần trải một lớp vữa xi măng cường ñộ cao lên

mặt bản ñệm thép ñể tạo phẳng và ñủ sức chịu tải thí nghiệm.

277

Vị trí ñặt tải cần ñược chỉ rõ bằng sơ ñồ trên bề mặt cấu kiện thí nghiệm.

Tải trọng tập trung ñược tạo bằng kích hoặc các quả nặng truyền lên cấu kiện thí

nghiệm bằng hệ thống ñòn bẩy và các dầm phân bố tải.

ðể dễ nhận biết thời ñiểm xuất hiện vết nứt trong bê tông, trước khi thí nghiệm

nên quét vôi hoặc thạch cao loãng lên bề mặt cần theo dõi của cấu kiện.

Với các thiết bị gia tải, ño chuyển vị, ñộ võng… bằng ñiện tử, cần xây dựng quy

trình gia tải, ño ñạc thích hợp với nội dung thí nghiệm và phải nắm vững hướng

dẫn sử dụng thiết bị ñể thực hiện chính xác quá trình gia tải và ño ñạc.

Các thiết bị gia tải, dung cụ ño chuyển vị và các phần mềm ñiều khiển… cần ñược

bảo dưỡng, hiệu chuẩn ñịnh kỳ theo thuyết minh sử dụng. Trước khi thí nghiệm

nên kiểm tra sự làm việc bình thường của chúng,

Việc gá lắp thiết bị ño chuyển vị, ñộ võng phải ñảm bảo là chúng ñã tiếp xúc với

bề mặt cấu kiện (Trị số ñọc ban ñầu phải khác 0), trục của chúng phải trùng với

phương chuyển vị cần ño của cấu kiện tại vị trí ño.

ðo ñộ tụt của thép bằng ñồng hồ ño chuyển vị. Thân ñồng hồ ñược gá chặt vào

ñầu cấu kiện còn ñầu ño ñược tì lên cốt thép hoặc ngược lại.

Trước khi thí nghiệm cần ghi chép hiện trạng thực tế của cấu kiện: kích thước, các

vết nứt, rỗ, khuyết tật khác…

Khi chuẩn bị thí nghiệm, cần tuân thủ các yêu cầu ñảm bảo an toàn cho người,

thiết bị thí nghiệm.

4.8. Tíên hành thí nghiệm

Gia tải cho cấu kiện thí nghiệm theo sơ ñồ thí nghiệm ñược nêu trong tiêu chuẩn

hoặc theo quyết ñịnh của thiết kế ñưa ra. Khi có sự thoả thuận của cơ quan thiết

kế, ñược phép thay thế tải phân bố ñều bằng tải trọng tập trung tương ñương.

Giá trị tải trọng trong quá trình thí nghiệm ñược ghi nhận bằng các thiết bị hoặc

bằng khối lượng tải ñã chất lên cầu kiện thí nghiệm.

Khi gia tải bằng vật nặng cần chú ý tuân thủ:

ðối với cấu kiện dạng dầm, chiều dài của mỗi hàng tải theo phương khẩu ñộ

không ñược vượt quá l/6 (l- chiều dài của dầm)

Việc gia tải ñược thực hiện từ gối ñến giữa dầm một cách ñối xứng và nhẹ nhàng.

278

Khoảng cách giữa các chồng tải theo chiều cao không ñược nhỏ hơn 50 mm.

Khi gia tải bằng vật liệu rời ñổ vào các thùng ( hộp không có ñáy) thì số lượng

thùng không ñược ít hơn 2 nếu thí nghiệm cấu kiện dạng dầm, và không ñược ít

hơn 4 nếu thí nghiệm cấu kiện làm việc theo hai phương. Khoảng cách giữa các

thùng theo chiều cao không ñược nhỏ hơn 0.1l và không ñược nhỏ hơn 250 mm.

Việc gia tải phải tuân theo chỉ dẫn của thiết kế. Trong trường hợp không có chỉ

dẫn thì tiến hành như sau:

a. Xác ñịnh trọng lượng bản thân cấu kiện thí nghiệm (bằng tính toán hoặc bằng

cân)

b. Gia tải theo cấp, mỗi cấp không quá 10% tải trọng kiểm tra ñộ bền và không

quá 20% tải trọng kiểm tra ñộ cứng.

c. Với loại cấu kiện không cho phép nứt trong quá trình sử dụng thì sau khi ñã

gia tải ñến 90% taỉ trọng kiểm tra hình thành vết nứt, mỗi cấp tải tiếp theo không

ñược vượt quá 5 % tải trọng ñã nêu.

d. Tải trọng của mỗi cấp cần ñồng ñều và ñặt ñúng vị trí theo sơ ñồ thí nghiệm.

e. Khi tiến hành thí nghiệm có cả tải ngang và tải ñứng, trước tiên phải tạo tải

ngang theo mối tương quan với trọng lượng bản thân của cấu kiện.

f. Cần gia tải thử một, hai cấp ñể kiểm tra sự làm việc của các thiết bị gia tải các

thiết bị ño.

Thời gian giữ tải mỗi cấp không dưới 10 phút.

Ở cấp tải kiểm tra ñộ cứng, thời gian giữ không ít hơn 30 phút.

Ở cấp tải kiểm tra hình thành vết nứt, thời gian giữ tải là 30 phút

Ở những cấp tải cuối cùng, phải chờ cho ñộ võng ổn ñịnh mới chất tiếp cấp tải sau

Trong quá trình thí nghiêm cần ghi chép:

+ Giá trị tải trọng và ñộ võng tương ứng của từng cấp tải

+ Giá trị tải trọng khi xuất hiện vết nứt ñầu tiên theo phương vuông góc, khi xuất

hiện vết nứt xiên trên cấu kiện và bề rộng của chúng

+ Giá trị tải trọng, ñộ võng và bề rộng vết nứt khi cấu kiện bị phá huỷ cùng những

ñặc tính phá huỷ

279

+ Giá trị ñộ võng và bề rộng vết nứt ở cấp tải kiểm tra ñộ cứng ñược ñọc tại thời

ñiểm vừa chất tải xong và sau khi giữ tải.

Trong thời gian giữ tải cần quan sát cẩn thận cấu kiện thí nghiệm: Bề mặt cấu

kiện, sự xuất hiện và phát triển vết nứt, tốc ñộ tăng ñộ võng, lún gối tựa, sự tụt cốt

thép

Phải tính và vẽ ngay biểu ñồ quan hệ giữa ñộ võng và tải trọng của từng cấp ñể kịp

thời:

Phát hiện thời ñiểm hình thành vết nứt.

Phát hiện những sự cố bất thường xảy ra trong lúc thí nghiệm

Phát hiện những dấu hiệu mất khả năng chịu lực của cấu kiện thí nghiệm

Cách ñánh dấu sự phát triển vết nứt: Dùng bút vẽ một ñường song song với vết

nứt, ñến cuối vết nứt, vạch ngang một nết và ghi cấp tải tương ứng trong một vòng

tròn

ðối với cấu kiện chịu uốn, bề rộng vết nứt vuông góc vớt trục dọc cấu kiện ñược

ño ở hàng côt thép dọc dưới cùng của vùng chịu kéo, bề rộng vết nứt xiên ñược ño

ở hàng cốt thép dọc dưới cùng nơi vết nứt xiên cắt cốt ñai và cốt xiên

ðối với cấu kiện chịu nén lệch tâm, bề rộng vết nứt ñược ño ở hàng cốt thép chịu

kéo nhiều nhất. Việc ño bề rộng vết nứt ñược tiến hành ñồng thời với việc ño ñộ

võng, ñộ lún gối tựa

ðối với cấu kiện chịu uốn mà gối hai ñầu thì ñộ võng ñược ño ở giữa nhịp, ở các

vị trí l/3 và ño lún gối tựa, với cấu kiện con sơn ñộ võng ñược ño ở ñầu tự do và

ño ñộ lún, góc xoay ở gối

Giá trị ñộ võng của cấu kiện chịu uốn gối hai ñầu sẽ là hiệu số của ñộ võng giữa

nhịp và ñộ lún gối tựa (lấy giá trị trung bình của hai gối), ñộ võng của cấu kiện

con sơn là hiệu số ñộ võng ở hai ñầu tự do và ñộ lún gối góc xoay gối tựa.

ðối với tấm phẳng gối hai cạnh, ñộ võng ñược ño ở tiết diện giữa nhịp và 1/3 nhịp

tại vị trí giữa bề rộng tấm và hai mép tấm. Giá trị ñộ võng của tấm là trị số trung

bình của ba số ño giữa nhịp

280

ðối với tấm có sườn, ñộ võng ñược ño ở các sườn dọc tại tiết diện giữa tấm và 1/3

nhịp, lấy giá trị trung bình số học ño ñược ở tiết diện giữa nhịp làm ñộ võng của

tấm.

ðối với tấm kê bốn cạnh hay bốn góc, ñộ võng ñược ño giữa tấm, ñối với tấm gôí

ba cạnh, ñộ võng ñược ño ở ñiểm giữa cạnh tự do.

Việc ño ñộ tụt cốt thép ở ñầu cấu kiện ñược tiến hành ñối với cấu kiện ứng suất

trước có cốt thép tự neo (không có neo ở ñầu cấu kiện)

Việc ño ñộ tụt cốt thép ñược thực hiện cho ít nhất là 10% số cốt thép nhưng không

ít hơn 2 cót thép ñối với mỗi cấu kiện

Việc gia tải ñược thưc hiện cho ñến khi cấu kiện xuất hiện dấu hiệu bị phá huỷ

(mất khả năng chịu lực) thể hiện ở các ñặc trưng sau: ñộ võng tăng liên tục, vết

nứt phát triển liên tục khi giữ nguyên tải trọng, cốt thép bị chảy dẻo trứơc khi bê

tông vùng nén bị phá vỡ hoặc bê tông vùng nén bị phá vỡ và cốt thép vùng kéo bị

ñứt.

Trong trường hợp ñã thu thập ñủ số liệu cần thiết cho việc ñánh giá kết quả thí

nghiệm theo mục ñích ñề ra, có thể ngừng gia tải ở cấp tải trọng thích hợp.

Việc tiến hành thí nghiệm cần tuân thủ các yêu cầu ñảm bảo an toàn.

4.9. Tính toán các giá trị kiệm tra: tải trọng, ñộ võng và bề rộng vết nứt.

Tải trọng kiểm tra ñộ bền(Pbktr) ñược xác ñịnh bằng cách nhân hệ số an toàn C với

tải trọng xác ñịnh khả năng chịu lực của cấu kiện ñược tính toán theo mục 3 tiêu

chuẩn TCVN 5574:1991. Hệ số an toàn C ñược lấy như sau:

ðối với cấu kiện chịu uốn và chịu kéo nén lệch tâm, trong trường hợp phá huỷ thứ

nhất, gia trị của hệ số C xác ñịnh theo bảng

Bảng 9.1 Hệ số an toàn C cho trường hợp phá huỷ thứ nhất

Loại cốt thép Hệ số C

C-I, C-II 1,25

C-III, C-III kéo nguội có khống chế ứng suet và ñộ

dãn dài, thép cốt sợi từ các bon thấp(Bp-I)

1,30

C-IV, C-V, C-III kéo nguội chỉ khống chế ñộ dãn dài 1,35

281

Dây kéo nguội (BII) 1,40

Về ñặc tính của các loại cốt thép CI,CII…BII xem TCVN 1651:8 5 và TCVN

3101:79.

ðối với trường hợp phá huỷ thứ hai, hệ số C ñược lấy theo bảng sau:

Bảng 9.2 Hệ số an toàn C cho trường hợp phá huỷ thứ hai

Loại bê tông Hệ số C

Bêtông nặng, nhẹ , cốt liệu nhỏ, silicat 1,60

Bêtông xốp 1,90

Trường hợp phá huỷ nói ở ñiểm 9.1 ñược hiểu như sau:

a. Trường hợp thứ nhất- phá huỷ do ứng suet trong cốt thép chịu lực ở tiết diện

thẳng góc hay tiết diện xiên ñạt ñến ứng suất tương ñương giới hạn chảy của thép

trước khi bêtông vùng nén bị phá huỷ.

b. Trường hợp thứ hai- Phá huỷ do bê tông vùng nén bị phá huỷ trước khi cốt thép

chịu kéo ñạt giới hạn chảy (phá huỷ giòn).

ðối với cấu kiện sử dụng nhiều loại cốt thép, hệ số an toàn C ñược xác ñịnh theo

công thức:

321

2'211 ...

SSS

SnnSS

AAA

ACACACC

++

+++=

Trong ñó:

Ci(i=1,2,3…n) là hệ số an toàn C xác ñịnh theo bảng ứng với thép nhóm 1

ASi(i=1,2,3…n) là diện tích tiết diện cốt thép nhóm i.

Khi quy ñịnh tải trọng kiểm tra ñộ bền, cần tính ñến khả năng phá huỷ theo cả

hai trường hợp, nghĩa là thiết kế cần quy ñịnh hai giá trị tải trọng ứng với C theo cả

2 bảng

282

Khi ñánh giá ñộ bền của cấu kiện theo kết quả thí nghiệm, phải chọn giá trị tải

trọng kiểm tra ñộ bến tương ứng với tính chất phá huỷ thực tế của cấu kiện.

Tính chất phá huỷ thực tế ñược ñánh giá bằng cách so sánh giá trị ñộ võng và bề

rộng vết nứt thực tế với giá trị giới hạn tương ứng. Khi ñó:

ðể ñánh giá ñộ bền cấu kiện theo tiết diện thẳng góc, dùng giá trị ñộ võng ở tải

trọng phá huỷ thực tế.

ðể ñánh giá ñộ bền theo tiết diện nghiêng, dùng bề rông vết nứt ở tải trọng phá huỷ

thực tế.

ðộ võng giới hạn ñược tính theo công thức sau:

a. Trường hợp phá huỷ thứ nhất:

fgh = fkt x c

ktr

ptt

P

P nhân với 2,5 khi dùng thép C-III hoặc thấp hơn; (1)

2 khi dùng thép C-IV, C-III kéo nguội và cao hơn

b. Trường hợp phá huỷ thứ hai:

fgh = fkt x c

ktr

ptt

P

P x 1,15 (2)

Bề rộng vết nứt giới hạn ñược tính theo công thức sau:

a. Trường hợp phá huỷ thứ nhất:

agh = akt x c

ktr

ptt

P

P nhân với 2,5 khi dùng thép C-III hoặc thấp hơn; (3)

2 khi dùng thép C-IV, C-III kéo nguội và cao hơn

b. Trường hợp phá huỷ thứ hai:

agh = akt x c

ktr

ptt

P

P x 1,15 (4)

Trong các công thức (1),(2) (3), và (4):

- fgh là ñộ võng giới hạn;

- fkt là ñộ võng kiểm tra:

- agh là bề rộng vết nứt giới hạn;

- akt là bề rộng vết nứt kiểm tra

- Pt.tp là tải trọng thực tế khi cấu kiện bị phá huỷ;

- Pktrc là tải trọng kiểm tra ñộ cứng;

- Pktra là tải trọng kiểm tra bề rộng vết nứt.

283

Nếu ñộ võng thực tế hày bề rộng vết nứt thực tế ño ñược ở tải trọng phá huỷ

bằng hay lớn hơn giá trị giới hạn theo trường hợp phá huỷ thứ nhất, thì ñể ñánh giá

ñộ bền của cấu kiện, phải so sánh tải trọng phá huỷ thực tế với tải trọng kiểm tra ñộ

bền lấy cho trường hợp phá huỷ này(nghĩa là dùng hệ số an toàn C théo bảng 9.1)

Nếu ñộ võng thực tế hay bề rộng vết nứt thực tế ño ñược ở tải trọng phá huỷ

bằng hay nhỏ hơn giá trị giới hạn theo trường hợp phá huỷ thứ hai, tải trọng phá

huỷ thực tế cần so với tải trọng kiểm tra lấy cho trường hợp phá huỷ này(nghĩa là

dùng hệ số an toàn C théo bảng 9.2)

Với các giá trị trung gian về ñộ võng và bề rộng vết nứt, tải trọng kiệm tra ñộ

bền nếu trong hồ sơ thiết kế cho phép ñược tính lại với hệ số an toàn C lấy theo

cách nội suy tuyến tính nhưng không nhỏ hơn 1,4

Tải trọng kiểm tra ñộ cứng (Pktrc) ñược xác ñịnh theo tổ hợp bất lợi nhất của

tải trọng tiêu chuẩn( hệ số C=1) (trích dẫn từ ñiều 4.1 của TCVN 5574:1991)

ðộ võng kiểm tra (fktr) ñược xác ñịnh bằng tính toán, dùng tải trọng kiểm tra

ñộ cứng (lấy tác dụng ngắn hạn) ñể tính

ðộ võng kiểm tra của cấu kiện ứng suất trước fkt xác ñịnh theo công thức:

fkt = f1 +f2

Trong ñó:

f1 - ñộ võng toàn phần do tải trọng kiểm tra( tải chất thêm và khi cần thiết cả

tải trọng bản thân cấu kiện nữa) và do lực nén trước.

f2 - ñộ võng(lấy dấu cộng) hay ñộ võng (lấy dấu trừ) do tải trọng bản thân và

do lực nén trước; ñồng thời nếu mặt trên cấu kiện có sự hình thành các vết nứt thì

giá trị f2 xác ñịnh như ñối với cấu kiện có vết nứt ở mặt trên

Hệ số an toán C dùng ñể xác ñịnh tai trọng kiểm tra hình thành vết nứt (Pnktr)

ñược lấy như sau: ñối với cấu kiện có yêu cầu chống nứt cấp I, dùng hệ số C bằng

1,4 cho bê tông tổ ong và bằng 1,3 cho các loại bê tông khác.

ðể tính bề rộng vết nứt kiểm tra (aktr), dùng hệ số an toàn C=0,7.

Trong cấu kiện chịu uốn mà chiều dày lớp bêtông bảo vệ theo thiết kế vượt trị

số tiêu chuẩn atc= 25mm thì cho phép tăng bề rộng vết nứt kiểm tra ñối với các vết

284

nứt vuông góc với trục dọc của cấu kiện bằng cách chia nó cho hệ số q cho ở bảng

9.3

Bảng 9.3 Hệ số q

atc/atk 0,8 0.6 [0,5

q 0,95 0,85 0,75

Ghi chú: atc – chiều dày lớp bêtông bảo vệ lấy bằng 25mm

atk – chiều dày lớp bê tông bảo vệ theo thiết kế

4.10. ðánh giá kết quả thí nghiệm

ðánh giá ñộ bền: ðộ bền của cấu kiện thí nghiệm ñược ñánh giá theo giá trị

tải trọng lớn nhất tại thời ñiểm cấu kiện xuất hiện dấu hiệu mất khả năng chịu lực

(tải trọng phá huỷ thực), thể hiện ở các ñặc trưng sau: ñộ võng tăng liên tục, vết

nứt phát triển liên tục khi giữ nguyên tải trọng,cốt thép bị ñứt, bêtông vùng nén bị

vỡ.

ðánh giá ñộ bền ñược thực hiện bằng cách so sánh tải trọng phá huỷ thực tế

với tải trọng kiểm tra ñộ bền ñược quy ñịnh trong tiêu chuẩn hoặc trong tài liệu

thiết kế

Tải trọng kiểm tra ñộ bền ñược xác ñịnh theo những quy ñịnh ở ñiều 9.1

Cấu kiện ñược xem là ñạt ñộ bền nếu thoả mãn các ñiều kiện sau:

Khi thí nghiệm hai cấu kiện, tải trọng phá huỷ thực tế không nhỏ hơn 95% tải

trọng kiểm tra ñộ bên, nếu thí nghiệm từ 3 cấu kiện trở lên thì không nhỏ hơn 90%

tải trọng kiểm tra ñộ bền.

Muốn ñánh giá ñộ bền cấu kiện thí nghiệm một cách chính xác hơn thì dùng

các ñặc trưng cơ lí thực tế của bêtông, cốt thép và kích thước thực tế của cấu kiện

ñể xác ñịnh khả năng chịu lực của nó. Các ñặc trưng cơ lí này do cơ sở sản xuất

cung cấp hoặc lấy từ số liệu thí nghiệm mẫu thép và bê tông do họ cung cấp.

ðối với cấu kiện ứng suất trươc có cốt thép tự neo( không có neo ở ñầu), cấu

kiện ñược coi là ñảm bảo ñộ bền nếu thoả mãn thêm các ñiều kiện sau:

Khi thí nghiệm từ 2 cấu kiện trở lên, tại tải trọng kiểm tra ñộ bền, ñộ tụt của

thép so với bê mặt bê tông ở ñầu cấu kiện không vượt quá 0,2mm.

285

ðánh giá ñộ cứng: ðộ cứng của cấu kiện ñược ñánh giá bằng cách so sánh ñộ

võng thực tế dưới tải trọng kiểm tra với ñộ võng kiểm tra. Tải trọng kiểm tra và ñộ

võng kiểm tra lấy theo mục 9.8 và 9.9

ðộ võng thực tế ñược xác ñịnh sau khi giữ cấu kiện thí nghiệm dưới tải trọng

kiểm tra ñộ cứng theo mục 8.6

Tải trọng kiểm tra là tổng tải trọng thực tế mà cấu kiện thí nghiệm phải chịu,

bao gồm trọng lượng bản thân cấu kiện, trọng lượng các thiết bị gia tải, trọng

lượng phần tải chất thêm…

Khi thí nghiệm cấu kiện ñược ñặt dưới một góc 900 hoặc 1800 so với trạng

thái làm việc thì cần tính ñến ảnh hưởng của trọng lượng bản thân và phụ kiện thiết

bị ñến giá trị ñộ võng kiểm tra. Trong trường hợp này cần thống nhất với thiết kế

về giá trị phụ tải và ñộ võng kiểm tra.

Cấu kiện ñược xem là ñạt yêu cầu về ñộ cứng:

Khi thí nghiệm hai cấu kiện mà ñộ võng thực tế không quá 115% ñộ võng

kiểm tra

Khi thí nghiệm từ 3 cấu kiện trở lên mà ñộ võng thực tế không quá 120% ñộ

võng kiểm tra

ðánh giá khả năng chống nứt: Khả năng chống nứt của cấu kiện ñược ñánh

giá theo tải trọng hình thành vết nứt ñầu tiên trong bê tông và theo bề rộng vết nứt.

Tải trọng thực tế hình thành vết nứt ñược so với tải trọng kiểm tra hình thành vết

nứt, bề rộng vết nứt ñược so với bê rộng vết nứt kiểm tra. Tải trọng kiểm tra hình

thành vết nứt và bề rộng vết nứt kiểm tra lấy theo ñiều 4.10 và 4.11

Khi tiến hành thí nghiệm và ñánh giá bề rộng vết nứt cần xem xét sơ ñồ thí

nghiệm ñã nêu trong ñiều 4.9

Cấu kiện có yêu cầu chông nứt cấp I phải thoả mãn ñiều kiện sau:

Khi thí nghiệm hai cấu kiện, tải trọng thực tế hình thành vết nứt không nhỏ

hơn 90% tải trọng kiểm tra hình thành vết nứt.

Khi thí nghiệm từ 3 cấu kiện trở lên, tải trọng thực tế hình thành vết nứt

không nhỏ hơn 85% tải trọng kiểm tra hình thành vết nứt.

Cấu kiện hoặc là bộ phận cấu kiện có yêu cầu chống nứt cấp II và III ñược gọi

là ñạt yêu cầu khi thí nghiệm 2 và từ 3 cấu kiện trở lên, bề rộng vết nứt lớn nhất

286

không vượt quá bề rộng vết nứt kiểm tra nhân với hệ số tương ứng là 1,10 và 1,15

ngoài ra cũng không ñược vượt quá giá trị bề rộng vết nứt cho phép cho ở tiêu

chuẩn thiết kế.

ðánh giá tổng hợp kết quả thí nghiệm

Cấu kiện thí nghiệm ñược xem là ñạt yêu cầu về ñộ bền, ñộ cứng và khả năng

chống nứt, nếu chúng ñáp ứng ñược tất cả các yêu cầu ñã nêu trong mục 4.

Báo cáo kết quả thí nghiệm.

Kết quả thí nghiệm ñược lập thành văn bản và lưu ở phòng thí nghiệm, ở

phòng quản lí kĩ thuật hoặc phòng kiểm tra chất lượng sản phẩm.

Hồ sơ thí nghiệm gồm các nội dung sau:

- Ngày thí nghiệm.

- Danh sách những người tham gia thí nghiệm và trình ñộ kĩ thuật.

- Tên gọi và mã số của các cấu kiện thí nghiệm.

- Ngày sản xuất cấu kiện, số hiệu lô sản phẩm.

- ðiều kiện bảo quản cấu kiện trước khi thí nghiệm.

- Loại hay mác bêtông theo cường ñộ nén.

- Các ñặc tính về cường ñộ thực tế của bê tông ở ngày thí nghiệm.

- Dạng, loại cốt thép chịu lực.

- Các ñặc tính về cường ñộ thực tế của cốt thép theo chứng chỉ của nhà máy sản

xuất hoặc theo kết quả thí nghiệm mẫu thép.

- Cấp chống nứt do thiết kế quy ñịnh.

- Sơ ñồ thí nghiệm: sơ ñồ gối tựa, gá lắp thiết bị ño, vị trí chất tải.

- Trọng lượng cấu kiện(bằng tính toán hoặc bằng cân ño)

- Trọng lượng phân tải trọng chất thêm.

- Giá trị tải trọng kiểm tra:

+ Theo ñộ bền (ở trường hợp phá huỷ thứ nhất và thứ hai).

+ Theo ñộ cứng.

+ Theo sự hình thành vết nứt.

+ Theo mở rộng vết nứt

- ðộ võng kiểm tra có tính ñến ñặc tính cơ lí thực tế của thép và bê tông khi

chúng khác với giá trị thiết kế.

- Kết quả thí nghiệm:

287

+ Tải trọng phá huỷ và ñặc ñiểm phá huỷ.

+ Tải trọng hình thành vết nứt và tính chất của các vết nứt.

+ ðộ võng ở tải trọng kiểm tra.

+ Bề rộng vết nứt ở tải trọng kiểm tra.

+ ðộ tụt ñầu cốt thép trong bêtông.

+ ảnh mô tả quá trình thí nghiệm và ñặc tả hiện tượng phá huỷ, tình trạng nứt…

Khi thí nghiệm từ 2 cấu kiện trở lên thì những vấn ñề chung ñược ñưa vào

một văn bản song các số liệu cụ thể của từng cấu kiện thì phải ghi riêng.

Kết quả ñánh giá ñộ bền, ñộ cứng và khả năng chống nứt ñược lập thành văn bản

trong ñó có ghi rõ sai lệch lớn nhất về số liệu thí nghiệm so với các giá trị quy ñịnh

theo tiêu chuẩn, ghi rõ kết luận ñánh giá về ñộ bền, ñộ cứng và khả năng chông nứt

theo tiêu chuẩn thí nghiệm. Các văn bản này phải ñược người tiến hành thí nghiệm,

trưởng phòng thí nghiệm, trưởng phòng kiểm tra chất lượng và cán bộ lãnh ñạo

ñơn vị cùng ñại diện thiết kế xác nhận.


1. ðánh giá mức ñộ phù hợp của bê tông trong thi công cầu ñường;

2. Phương pháp siêu âm xác ñịnh tính ñồng nhất của bê tông trong cọc khoan nhồi;

3. Phương pháp kiểm tra khuyết tật cọc bằng phương pháp ñộng biến dạng nhỏ;

4. Phương pháp thí nghiệm gia tải ñể ñánh giá ñộ bền, ñộ cứng và khả năng chống

nứt của cấu kiện bê tông và bê tông cốt thép ñúc sẵn.

Phụ lục 1 Tính chất cơ học của thép hợp kim

Mác của Kích Giới hạn Giới hạn Biến

288

thép thước, mm bền, daN/mm2 chảy,

daN/mm2

dạng tương

ñối, %

15GC

18G2C

25G2C

10G2CD

14XGC

30G2C

14XGCH

10XG2CH

15CHD

12XG

12XG

14G

24G

10GHD

4-20

6-80

6-40

4-32

4-20

10-32

4-10

4-40

4-32

8-20

8-20

4-10

4-20

4-20

48

50

60

50

50

90

50

50

52

46

46

46

47

50

34

40

40

33

34

60

37

37

35

33

33

29

30

38

18

14

14

18

18

6

18

18

18

15

15

18

18

15

Phụ lục 2

Bảng chuyển ñổi các ñơn vị liên quan

Chuyển từ hệ inch- pound Sang hệ SI (hệ mét) Hệ số chuyển ñổi

inch(in .) mm 25,4

inch(in .) m 0,0254

foot (ft) m 0,3048

square inch(sq.in.) mm2 645,2

square inch(sq.in.) m2 0,0006452

square foot (sq.ft.) m2 0,0929

kip N 4448,0

kip kgf 453,6

pound (lb) N 4,448

pound(lb) kgf 0,4536

289

kip/ square inch(ksi) MPa 6,895

pound/ square foot (psf) kPa 0,04788

pound/ square inch(psi) kPa 6,895

pound kg 0,4536

ton(200lb) kg 907,2

tonne(t) kg 1.000

kip/ linear foot(klf) kg/m 1488

pound/ linear foot(plf) kg/m 1,488

pound/ linear foot(plf) N/m 14,593

inch – pound (in.-lb) N.m 0,1130

foot-pound(ft.-lb) N.m 1,356

foot – kip (ft.- k) N.m 1356

degree(deg F) Celsius (C) tc=(tF - 32)/1,8

Section modulus(in.3) mm3 16.387

Moment of innertia(in.4) mm4 416.231

Modulus of elasticity (psi) MPa 0,006895

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Phùng Văn Lự - Phạm Duy Hữu - Phan Khắc Trí - Vật liệu xây dựng- NXB

Giáo dục -1977.

2. Phạm Duy Hữu - Ngô Xuân Quảng -Vật liệu xây dựng- NXB GTVT 2006

3. Phạm Duy Hữu - V.I. XALOMATOB - Biện pháp tăng cường tuổi thọ và ñộ

tin cậy BTCT bằng con ñường sử dụng vật liệu Polyme (tiếng Nga) - MIIT

Maxcơva-1989.

4. Phạm Duy Hữu - Lựa chọn phương pháp thiết kế cấu trúc hợp lý bê tông

asphan (B95-17-60)- Hà Nội-1995

5. Phạm Duy Hữu – Vật liệu xây dựng mới – NXB GTVT 2004

6. Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam -1999

7. Tiêu chuẩn ACI, ASTM, ASSHTO (Mỹ), DOE (Anh)

8. A.M. NEVILL – Propertmes of concrete – London - 1991.

9. Asphalt institute - Mix design methods for asphalt concrete - 1994

290

10. Viện asphanlt Mỹ - Tính toán bề dày mặt ñường asphan - 1991

11. The SHELL BITUM – London - 1991

12. Quy phạm BS8110-77- Anh Quốc- Bê tông và bê tông cốt thép

13. H.B. Gorelư sep- Bê tông át phan và các vật liệu khoáng bitum- Maxcova-

1995

14. Kzumaxa Ozawa- Self- Compacting Concrete-TOKYO-2001

Chịu trách nhiệm xuất bản: Lê Tử Giang Biên tập Lê Thúy Hồng

Nhà xuất bản GTVT Quyết ñịnh xuất bản số: 146/163-2007/CXB/172-312-05/GTVT

ngày 2/3/2007 In xong và nộp lưu chiểu quí 4/2007

thu nghiem vat lieu( pham duy huu)

Documents