Báo cáo thí nghiệm Vật liệu xây dựng | Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
---------------------------- BÁO CÁO THÍ NGHIỆM
VẬT LIỆU XÂY DỰNG
GVHD: Nguyễn Ngọc Thành Lớp: L07 - Nhóm: 05
Thành phố Hồ Chí Minh - 2025
BẢNG DANH SÁCH THÀNH VIÊN VÀ PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ MSSV HỌ VÀ TÊN CÔNG VIỆC HOÀN CHỮ KÝ THÀNH 2310232 Lương Thái Bảo Bài 1 100% 2114377 Nguyễn Ngọc Bài 2 100% Thành Phát 2211879 Huỳnh Phi Long Bài 3 100% 2311410 Hà Duy Khang Bài 4, tổng hợp 100% word, làm báo cáo 2213246 Dương Quốc Thiện Bài 5 100% BÀI 1
XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG VÀ KHỐI LƯỢNG
THỂ TÍCH CỦA NGUYÊN VẬT LIỆU
1. Mục đích thí nghiệm:
Làm quen việc xác định khối lượng riêng γa và khối lượng thể tích γo
của các nguyên vật liệu thường gặp như: xi măng, cát, đá, gạch đất sét
nung,…Từ đó ứng dụng vào các vấn đề thực tế khi thi công:
+ Thiết kế cấp phối bê tông.
+ Xác định phẩm chất của vật liệu, đưa ra các giải pháp lựa chọn vật liệu hợp lí.
+ Đánh giá được chất lượng công trình.
+ Lựa chọn các phương tiện vận chuyển cho phù hợp.
Ý nghĩa: Khối lượng riêng γa (g⁄cm3, T⁄m3) là khối lượng của một đơn vị
thể tích vật liệu ở trạng thái hoàn toàn đặc (không tính đến khe hở của các hạt).
Khối lượng riêng là đại lượng cần thiết để tính toán độ xốp của nguyên liệu,
tính chọn cấp phối bê tông, chọn phương tiện vận chuyển hoặc tính toán trọng
lượng bản thân kết cấu,… �� = � (g⁄cm3, T⁄m3) ��
2. Xác định khối lượng riêng xi măng. `
2.1 Dụng cụ chuẩn bị thí nghiệm.
- Bình khối lượng riêng của xi măng (Bình Lechatelier).
- Phễu thuỷ tinh cổ dài. - Tủ sấy.
- Cân kỹ thuật có độ chính xác 0.1g.
- Dùng dầu hỏa để thử xi măng.
- Ống pipet. (dùng để điều chỉnh lượng dầu).
Hình 1.1: Bình Lechatelier Hình 1.2: Phễu thuỷ tinh cổ dài Hình 1.3: Ống pipet. 2.2 Tiến hành thử
Cân 65g (m) xi măng đã được sấy khô ở nhiệt độ ( 105°C ÷ 110°C)
trong 2 giờ và để nguội trong bình hút ẩm hay ngoài không khí đến nhiệt độ phòng thí nghiệm.
Dùng phương pháp: vật liệu chiếm chỗ chất lỏng.
Đổ dầu hoả vào bình đến vạch số không, sau đó lấy bông thấm hết giọt
dầu ở cổ bình phía trên phần chứa dầu.
Dùng muỗng con xúc xi măng (đã cân 65g) đổ từ từ vào bình xong,
xoay đứng qua lại độ 10 phút cho không khí lẫn vào xi măng thoát ra hết, ghi
lại thể tích dầu hoả bị xi măng choáng chỗ (Va).
Lưu ý: Trong quá trình tiến hành thí nghiệm, giai đoạn cho xi măng
vào bình phải được thực hiện một cách tỉ mỉ, cẩn trọng, tránh để xi măng
bám lên cổ bầu của bình gây tắc nghẽn, dẫn đến sai lệch kết quả.
2.3 Tính toán kết quả. �� = � (g⁄cm3 ) �� Trong đó:
m – khối lượng của xi măng (g)
Va – thể tích đặc tuyệt đối của xi măng (cm3)
Khối lượng riêng của xi măng được tính bằng giá trị trung bình cộng của
kết quả hai lần thử. Kết quả được tính trong bảng sau :
Số lần thí nghiệm Khối lượng m (g) Thể tích Va (cm3) Khối lượng riêng γa (g/cm3) 1 65 20.7 3.1400 2 65 20.9 3.1100
Giá trị khối lượng riêng của xi măng:
γa = 3.1400+3.1100 = 3.125 (g/cm3) 2
Hình 1.4: Thí nghiệm xác định khối lượng riêng xi măng lần 1
Hình 1.5: Thí nghiệm xác định khối lượng riêng xi măng lần 2 2.4 Nhận xét.
Chênh lệch khối lượng riêng giữa 2 lần làm thí nghiệm:
∆ = |3.1400 − 3.1100| = 0,03 > 0,02 (g⁄cm3) => Không đạt yêu cầu.
Giá trị khối lượng riêng của xi măng:
γa = 3.1400+3.1100 = 3.125 (g⁄cm3) 2 2.5 Đánh giá:
Theo TCVN thì γa= 3,05 – 3,15 g/cm3, trong thí nghiệm kết quả thu
được nằm trong khoảng lý thuyết quy định.
Nguyên nhân dẫn đến sai số trong thí nghiệm có thể do:
+ Do việc thực hiện không cẩn thận, xi măng dính trên thành bình và
vật chứa xi măng lúc ban đầu, hao hụt do gió thổi, rơi vãi.
+ Sai số khi đọc kết quả.
+ Xi măng có chứa các phụ gia hoạt tính.
+ Giả thuyết gần đúng trong xi măng không tồn tại lỗ rỗng kín.
+ Việc xác định khối lượng riêng xi măng là điều cần thiết để phục vụ
cho việc tính toán độ xốp của vật liệu, tính chọn cấp phối bê tông, lựa chọn loại xi măng phù hợp.
3. Xác định khối lượng riêng của cát.
3.1. Dụng cụ chuẩn bị thí nghiệm.
- Bình tỷ trọng có vạch chuẩn.
- Cân kỹ thuật có độ chính xác 0,1g - Tủ sấy, giấy thấm. - Đĩa đựng, giá xúc. - Ống pipet. - Cát, nước.
Hình 1.6 : Bình tỷ trọng có vạch chuẩn 3.2. Tiến hành thử.
Cân 500g (G) cát có đường kính hạt từ 0,14 – 5mm. Dùng biện pháp
rửa để loại bỏ hạt dưới 0,14mm. Dùng sàng có đường kính mắt sàng là 5mm
để loại bỏ hạt lớn hơn 5mm.
Cho lượng cát này vào bình khối lượng riêng, sau đó cho nước vào đến
2/3 thể tích bình, xoay nhẹ bình cho bọt khí thoát hết ra ngoài.
Tiếp tục cho nước vào đến vạch chuẩn, đem cân được khối lượng m1 (g)
( cần dùng giấy thấm lấy hết bọt cặn trên mặt nước ra khỏi bình ).
Đổ cát và nước ra, rửa sạch bình.
Cho nước vào đến vạch chuẩn, cân được khối lượng m2 (g).
3.3 Tính toán kết quả.
Khối lượng riêng của cát là:
��= � � �� (g⁄cm3 ) �+�2 −�1 Trong đó:
G – khối lượng mẫu mang thử, tính bằng (g).
m1 – khối lượng cân (bình + mẫu thử + nước 1), tính bằng (g).
m2 – khối lượng cân (bình + nước 2), tính bằng (g).
Khối lượng riêng của cát được tính bằng giá trị trung bình cộng của kết
quả hai lần thử. Kết quả được tính trong bảng sau:
Số lần thí nghiệm Khối lượng m1 (g) Khối lượng m2 (g) Khối lượng riêng γa (g/cm3) 1 979.6 668.8 2,625 2 977.4 668.1 2.622
Giá trị khối lượng riêng của cát:
γa = 2.625+2.622 = 2.6235 (g⁄cm3) 2
Hình 1.7 : Khối lượng cân bình + nước 2
Hình 1.8: Khối lượng cân (bình + mẫu thử + nước 1) ở lần 1 và 2 3.4. Nhận xét.
Chênh lệch khối lượng riêng giữa 2 lần làm thí nghiệm:
∆ = |2.625 − 2.622| = 0,003 < 0,02 (g⁄cm3) => Đạt yêu cầu.
Giá trị khối lượng riêng của cát:
γa = 2.625+2.622 = 2.6235 (g⁄cm3) 2 3.5 Đánh giá:
Nguyên nhân dẫn đến sai số trong thí nghiệm:
+ Hao hụt do gió thổi, rơi vãi do thao tác chưa chuẩn.
+ Sai số khi đọc kết quả do hiện tượng lực căng mặt ngoài.
+ Cát chứa nhiều tạp chất và chưa khô hoàn toàn.
+ Chưa loại bỏ hoàn toàn các hạt có d > 5mm.
Việc xác định khối lượng riêng cát là điều cần thiết để phục vụ cho việc
tính chọn cấp phối bê tông.
Khối lượng riêng của cát là 2,5349 g/cm3, là loại cát nặng, hạt to, phù
hợp với việc trộn bê tông nặng và các loại bê tông khác.
4. Xác định khối lượng thể tích
4.1 Dụng cụ thí nghiệm.
4.1.1. Xi măng, cát và đá.
Cân kỹ thuật độ chính xác 0,1g.
Thùng đo dung tích cát và ximăng V =2,83(l)
Thùng đo dung tích đá V = 14,16 (l). 4.1.2. Gạch.
Chuẩn bị gạch: gạch 2 lỗ, 4 lỗ, bêtông.
Thước lá bằng thép độ chính xác 1mm.
Cân kỹ thuật độ chính xác 0,1g.
4.2 Trình tự thí nghiệm.
4.2.1 Xi măng, cát và đá.
Trong thí nghiệm này trạng thái đổ rời tự nhiên được xem là trạng thái
các hạt vật liệu tự sắp xếp sau khi chảy từ độ cao 10cm. Đối với vật liệu rời
thể tích tự nhiên của vật liệu được xác định bằng phương pháp đong. Khối
lượng mẫu xác định bằng cách cân.
Quá trình thí nghiệm xi măng, cát, đá tương tự nhau:
Thùng có thể tích V0 (cm3). Cân khối lượng thùng m1 (g).
Cho vật liệu (ximăng, cát, đá) vào thùng ở chiều cao 10cm cách miệng
thùng, dùng dao gạt từ giữa sang hai bên. Cân được khối lượng m2(g).
Khối lượng thể tích (ximăng, cát, đá) là: γ0 = �2−�1 (g/cm3) �0 Khối lượng Khối lượng Khối lượng Thể tích
thùng đựng Khối lượng thể tích VẬT LIỆU thùng m thể tích γ thùng (lít) 1 đầy vật liệu 0 (g) (g/cm3) m2 (g) (g/cm3) Xi măng 2,83 Cát 2,83 Đá 14,16 4.2.2 Gạch.
Gạch thuộc trường hợp mẫu thí nghiệm có dạng hình học xác định nên
thể tích mẫu được xác định bằng cách đo trực tiếp. Khối lượng mẫu xác định bằng cách cân. Các bước tiến hành:
+ Cân khối lượng mỗi viên gạch G (g).
+ Đo 3 cạnh: dài (a), rộng (b), cao(c) của từng viên gạch, mỗi cạnh đo 3 lần rồi lấy trung bình.
Thể tích tự nhiên của viên gạch: V0 = atb × btb × ctb (cm3)
Khối lượng thể tích của viên gạch:
5. Kết quả thí nghiệm
5.1. Xác định khối thể tích
5.1.1. Xi măng, cát và đá.
Ta có công thức tính khối lượng thể tích (ximăng, cát, đá) là: Trong đó:
�0: Khối lượng thể tích 0 (g/cm3)
�1: Khối lượng thùng m1 (g)
�2: Khối lượng thùng đựng đầy vật liệu m2 (g)
�0: Thể tích thùng (lít) 5.1.2 Xi măng + Lần 1:
Khối lượng thùng: m1 =2,58 (kg) = 2580 (g)
Khối lượng thùng + xi măng: m2 = 5,53 (kg) = 5530 (g)
Thể tích thùng đong: V0 =2,83 (lít) = 2,83x103(cm3)
Ta có: y1 = �2−�1 = 5530−2580 = 1.042(g/cm3) �0 2,83� 103 + Lần 2:
Khối lượng thùng: m1 =2,58 (kg) = 2580 (g)
Khối lượng thùng + xi măng: m2 = 5,52 (kg) = 5520 (g)
Thể tích thùng đong: V0 =2,83 (lít) = 2,83x103(cm3)
Ta có: y1 = �2−�1 = 5520−2580 = 1.039 (g/cm3) �0 2,83� 103
Sai số lần đo: |γ1 − γ2| = |1,042 − 1,039 | = 0,003(g/cm3)
Khối lượng thể tích trung bình: γ1 = 1.042+1.039 = 1.041(g/cm3) 2
Hình 1.9 : Khối lượng thùng đong
Hình 1.10 : Thùng + xi măng
Bảng 4. Bảng xác định khối lượng thể tích của xi măng.
VẬT LIỆU Số lần M1 (g) M2 (g)
Khối lượng thể tích (g/cm3) Sai số 1 2580 5530 1,042 Xi măng 0,003 2 2580 5520 1,039 Trung bình 1,041 5.1.3. Cát + Lần 1:
Khối lượng thùng: m1 =2,30 (kg) = 2300 (g)
Khối lượng thùng + cát: m2 = 6,68 (kg) = 6680 (g)
Thể tích thùng đong: V0 =2,83 (lít) = 2,83x103 (cm3)
Ta có: �2−�1 = 6680−2300 = 1.548 (g/cm3) �0 2,83� 103 + Lần 2:
Khối lượng thùng: m1 =2,3 (kg) = 2300 (g)
Khối lượng thùng + cát: m2 = 6,67 (kg) = 6680 (g)
Thể tích thùng đong: V0 =2,83 (lít) = 2,83x103 (cm3)
Ta có : �2−�1 = 6670−2300 = 1.544 (g/cm3 ) �0 2,83� 103
Sai số lần đo: |γ1 − γ2| = |1,548 − 1,544| = 0,004(g/cm3)
Khối lượng thể tích trung bình: γ0 = 1.548+1.544 = 1.546 (g/cm3) 2 Hình 11 : Thùng đong
Hình 12 : Thùng + cát
Bảng 5. Bảng xác định khối lượng thể tích của cát, VẬT LIỆU Số lần M1 (g) M2(g)
Khối lượng thể tích (g/cm3) Sai số 1 2300 6680 1,548 Cát 0,004 2 2300 6670 1,544 Trung bình 1,546 5.1.4. Đá: + Lần 1:
Khối lượng thùng: m1 =8,86 (kg) = 8860 (g)
Khối lượng thùng + đá: m2 = 28,74 (kg) = 28740 (g)
Thể tích thùng đong: V0 =14,16 (lít) = 14,16x103 (cm3)
Ta có: �2−�1 = 28740−8860 = 1.404 (g/cm3 ) �0 14.16� 103 + Lần 2:
Khối lượng thùng: m1 =8,86 (kg) = 8860 (g)
Khối lượng thùng + đá: m2 = 28,72 (kg) = 29720 (g)
Thể tích thùng đong: V0 =14,16 (lít) = 14,16x103 (cm3)
Ta có: �2−�1 = 28720−8860 = 1.403 (g/cm3) �0 14.16� 103
Sai số lần đo: |γ1 − γ2| = |1,404 − 1,403| = 0,001(g/cm3)
Khối lượng thể tích trung bình: 1.404+1.403 = 1.4035 (g/cm3) 2
Bảng 6. Bảng xác định khối lượng thể tích của đá. M2(g) VẬT LIỆU Số lần M1 (g)
Khối lượng riêng (g/cm3) Sai số 1 8860 28740 1,404 Đá 0,001 2 8860 28720 1,403 Trung bình 1,4035 5.1.5 Gạch. 5.1.5.1 Gạch 4 lỗ:
+ Mẫu 1: Khối lượng viên gạch 1017,6 (g) � 17,92 + 17,9 + 17,95 � 1 + �2 + �3 �� = = 17,923 (cm) 3 = 3 � 7,62 + 7,65 + 7,64 � 1 + �2 + �3 �� = 3 = 3 = 7,637(cm) � 7,50 + 7,70 + 8,10 � 1 + �2 + �3 �� = = 7,767(cm) 3 = 3
Thể tích tự nhiên của viên gạch:
V0 = ��� × ��� × ��� = 17,923 × 7,637 × 7,767 = 1063.1 (cm3)
Khối lượng thể tích của viên gạch:
+ Mẫu 2: Khối lượng viên gạch 1018,2 (g) � 17,85 + 17,62 + 17,60 � 1 + �2 + �3 �� = = 3 3 = 17,923 (cm) � 7,42 + 7,50 + 7,61 � 1 + �2 + �3 �� = = 7,510 (cm) 3 = 3 � 7,5 + 7,72 + 8,10 � 1 + �2 + �3 �� = = 3 3 = 7,773 (cm)
Thể tích tự nhiên của viên gạch:
V0 = ��� × ��� × ��� = 17,690 × 7,510 × 7,773 = 1032.7 (cm3)
Khối lượng thể tích của viên gạch:
+ Mẫu 3: Khối lượng viên gạch 1024,7(g) � 18,50 + 18,90 + 19,20 � 1 + �2 + �3 �� = = 18,867 (cm) 3 = 3 � 8,10 + 8,40 + 8,30 � 1 + �2 + �3 �� = 3 = 3 = 8,267 (cm) � 7,90 + 8,10 + 7,70 � 1 + �2 + �3 �� = 3 = 3 = 7,900 (cm)
Thể tích tự nhiên của viên gạch:
V0 = ��� × ��� × ��� = 18,867 × 8,267 × 7,900 = 1232,2 (cm3)
Khối lượng thể tích của viên gạch
Khối lượng thể tích trung bình của viên gạch: γG0 tb = = 0,9250(g/cm3) 5.1.5.2 Gạch 2 lỗ:
+ Mẫu 1: Khối lượng viên gạch 729,5(g) � 17,86 + 17,88 + 17,85 � 1 + �2 + �3 �� = = 17,863 (cm) 3 = 3 � 7,56 + 7,54 + 7,58 � 1 + �2 + �3 �� = 3 = 3 = 7,560 (cm) � 3,88 + 3,85 + 3,86 � 1 + �2 + �3 �� = = 3,863 (cm) 3 = 3
Thể tích tự nhiên của viên gạch:
V0 = ��� × ��� × ��� = 17,863 × 7,56 × 3,863 = 521,7(cm3)
Khối lượng thể tích của viên gạch:
+ Mẫu 2: Khối lượng viên gạch 748,7(g) � 17,2 + 17,1 + 16,9 � 1 + �2 + �3 �� = 3 = 3 = 17,067 (cm) � 7,86 + 8,01 + 7,72 � 1 + �2 + �3 �� = = = 7,963 (cm) 3 3 � 3,90 + 3,70 + 4,00 � 1 + �2 + �3 �� = = = 3,867 (cm) 3 3
Thể tích tự nhiên của viên gạch:
V0 = ��� × ��� × ��� = 17,067 × 7,86 × 3,867 = 518,943 (cm3)
Khối lượng thể tích của viên gạch:
+ Mẫu 3: Khối lượng viên gạch 800,3(g) � 18,06 + 18,09 + 18,10 � 1 + �2 + �3 �� = = = 18,083 (cm) 3 3 � 7,96 + 7,90 + 7,97 � 1 + �2 + �3 �� = 3 = 3 = 7,943 (cm) � 4,09 + 4,12 + 4,07 � 1 + �2 + �3 �� = = = 4,093 (cm) 3 3
Thể tích tự nhiên của viên gạch:
V0 = ��� × ��� × ��� = 18,083 × 7,94 × 4,093 = 587,891 (cm3)
Khối lượng thể tích của viên gạch:
Khối lượng thể tích trung bình của viên gạch: γG0 tb = = 1,4001(g/cm3)
6. Nhận xét kết quả thí nghiệm.
6.1. Khối lượng thể tích.
6.1.1. Khối lượng thể tích của xi măng, cát và đá.
Khối lượng thể tích của đá nhỏ nhất, nhỏ hơn cát và lớn nhất là xi măng.
Lý do chủ yếu là vì các vật liệu như cát, xi măng có nhiều hạt kích thước nhỏ
nên rơi tự dò từ trên xuống có thể lắp đầy khoảng trống trong thùng đong hơn đá.
Cũng cần lưu ý là độ ẩm cũng ảnh hưởng rất nhiều đến khối lượng thể
tích. Khối lượng thể tích sẽ đặt tối đa ở một độ ẩm nhất định. Tính chất này
dùng để tối ưu hóa quá trình đầm chặt của nền đất lúc xây dựng công trình.
6.1.2. Khối lượng thể tích của gạch.
Sai số chủ yếu có thể xảy ra trong lúc đọc kết quả cân trọng lượng và đo kích thước của mẫu.
Kết quả thí nghiệm chưa nêu rõ là đo ở độ ẩm bao nhiêu vì không sấy
khô hay xác định độ ẩm ban đầu của mẫu đo.