Bài giảng vật liệu xây dựng chương II

Phân loại tính chất của vật liệu xây dựng: Yêu cầu về tính chất của vật liệu rất đa dạng, song để nghiên cứu và sử dụng vật liệu có thể chia tính chất của nó thành các nhóm: - Nhóm tính

Trang 2

CH ƯƠNG 2 :

CÁC TÍNH CH ẤT CƠ BẢN CỦA

VẬT LIỆU XÂY DỰNG

I Khái niệm chung về tính chất của VLXD

II Tính chất vật lý của vật liệu xây dựng

III Tính chất cơ học của vật liệu xây dựng

Trang 3

CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG

I. Khái niệm chung về tính chất của vật liệu xây dựng

1 Phân loại tính chất của vật liệu xây dựng:

Yêu cầu về tính chất của vật liệu rất đa dạng, song để nghiên

cứu và sử dụng vật liệu có thể chia tính chất của nó thành các nhóm:

- Nhóm tính chất đặc trưng cho trạng thái và cấu trúc

Trang 4

I. Khái niệm chung về tính chất của vật liệu xây dựng

2 Cấu trúc của vật liệu xây dựng:

- Cấu trúc vĩ mô: Người ta có thể phân biệt được các dạng cấu trúc

này bằng mắt thường như: đá nhân tạo đặc, cấu trúc tổ ong, cấu trúcdạng sợi, dạng lớp, dạng hạt rời…

- Cấu trúc vi mô: Dùng kính hiển vi để quan sát, có thể là cấu tạo

tinh thể hay vô định hình Dạng tinh thể có độ bền và độ ổn định lớnhơn dạng vô định hình

- Cấu tạo bên trong của các chất: Đặc trưng bằng cấu tạo nguyên

tử, phân tử, hình dáng kích thước của tinh thể, liên kết nội bộ giữachúng Khi nghiên cứu người ta phải dùng các thiết bị hiện đại đểquan sát chúng như kính hiển vi điện tử, phân tích rơnghen…Cấu tạobên trong của các chất quyết định cường độ, độ cứng, độ bền nhiệt vànhiều tính chất quan trọng khác

Trang 5

CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT

LIỆU XÂY DỰNG

I. Khái niệm chung về tính chất của vật liệu xây dựng

3 Thành phần của vật liệu xây dựng:

Vật liệu xây dựng được đặc trưng bởi 3 thành phần : hóa học, khoángvật và thành phần pha

- Thành phần hóa học: Được biểu thị bằng % hàm lượng các ôxit

có trong vật liệu, cho phép phán đoán hàng loạt các tính chất củaVLXD: tính chịu lửa, bền sinh vật, đặc trưng cơ học …Riêng vớikim loại hoặc hợp kim thì thành phần hóa học được tính bằng %các nguyên tố hóa học

- Thành phần khoáng vật: Là % thành phần khoáng vật có trong

vật liệu, nó quyết định các tính chất cơ bản của vật liệu, biết đượcthành phần khoáng vật sẽ phán đoán tương đối chính xác tính chấtcủa VLXD

- Thành phần pha: Biểu thị tỷ lệ pha rắn, lỏng, khí trong vật liệu, tỷ

lệ các pha ảnh hưởng đến chất lượng của vật liệu : tính chất về âm,nhiệt, tính chống ăn mòn, cường độ …

Trang 6

II Tính chất vật lý của vật liệu xây dựng

Trang 7

1 Khối lượng riêng (tỷ khối) :  a (g/cm 3 )

- Định nghĩa : khối lượng riêng là khối lượng của một đơn vị thể tích

vật liệu ở trạng thái hoàn toàn đặc (không kể lỗ rỗng)

Va

 

Trang 8

1. Khối lượng riêng (tỷ khối) :  a (g/cm 3 )

- Cách xác định: Tùy từng loại vật liệu mà có cách xác định a khác nhau + Vật liệu được coi như hoàn toàn đặc chắc: sắt, thép, kính, nhôm

Mẫu có kích thước hình học xác định: phương pháp cân đo bình thường

Mẫu không có kích thước hình học xác định: phương pháp vật liệu chiếm chỗ chất lỏng xác định Va.

+ Vật liệu không hoàn toàn đặc chắc: gạch, đá, bê tông, vữa

Nghiền nhỏ vật liệu <0.2mm, cân để xác định , dùng phương pháp vật liệu chiếm chỗ chất lỏng để xác định Va

- Ý nghĩa : Dùng để cấp phối VL hỗn hợp, xác định độ đặc, rỗng của VL.

Khối lượng riêng một số loại thường gặp : Gạch đất sét nung a = 2,60 -2,65 g/cm3, Đá thiên nhiên a = 2,2 -3,3 g/cm3, Bê tông nặng a = 2,1 -2,6 g/cm3

k Gm

Trang 9

2 Khối lượng thể tích (dung khối) : o k (g/cm 3 )

- Định nghĩa : khối lượng thể tích là khối lượng của một đơn vị thể

tích vật liệu ở trạng thái tự nhiên (bên trong có lỗ rỗng)

- Công thức :

- ok : Khối lượng thể tích (g/cm3)Trong đó - Gmk: Khối lượng mẫu vật liệu ở trạng thái khô

- : Thể tích vật liệu ở trạng thái tự nhiên

 3

/ cm

g V

G

k o

k m k

o 



k o V

Trang 10

2 Khối lượng thể tích (dung khối) :  o k (g/cm 3 )

a) Khối lượng thể tích khô:

G

k o

k m k

o 



 3 

â o

â m â

o

bh m bh

• Nếu vật liệu có thể tích không

đổi khi độ ẩm thay đổi: V o k =

V o â = V o bh

• Nếu vật liệu có thể tích thay

đổi khi độ ẩm thay đổi: V o k ≠

V o â ≠ V o bh

• Trong đó : là khối lượng mẫu TN ở trạng thái khô, ẩm và bão hòa

là thể tích mẫu TN ở trạng thái khô, ẩm, bão hòa

,

k m

Trang 11

- Cách xác định: Tùy từng loại vật liệu mà có cách xác định ok khác nhau

+ Mẫu VL có kích thước hình học xác định: phương pháp cân đo.

+ Mẫu VL không có kích thước hình học xác định: phương pháp vật liệu chiếm chỗ chất lỏng xác định Vo.

+ Mẫu VL hạt rời rạc : xác định khối lượng thể tích xốp

Phương pháp đổ đống : Đổ mẫu vật liệu vào một thùng đong có dung tích biết

trước ở một độ cao nhất định Cân khối lượng vật liệu có trong thùng

- Ý nghĩa : dùng phán đoán cường độ, độ bền, hệ số truyền nhiệt của VL Đánh giá

sơ bộ độ đặc, rỗng, cường độ.Xác định khối lượng, thể tích kết cấu, phương tiện vận chuyển.

Ví dụ : Gạch đất sét nung ok = 1,3 -1,9 g/cm3, Đá thiên nhiên ok = 2,5 -2,8 g/cm3,

Bê tông thường ok = 2,0 -2,4 g/cm3

Trang 12

Vị trí đo để xác định khối lượng

thể tích mẫu vật liệu có kích thước

Cửa quay Thùng đong

Trang 13

3 Độ đặc (%) : đ%

- Định nghĩa : là tỷ số % giữa thể tích hoàn toàn đặc và thể tích tự

nhiên (bên trong có lỗ rỗng) của vật liệu ở trạng thái khô

- đ% : Độ đặc của vật liệu (%)

Trong đó - Va: Thể tích đặc của vật liệu ở trạng thái khô

- k: Thể tích tự nhiên của vật liệu ở trạng thái khô

o

V

%

100 V

V

o a

%  

Trang 14

4 Độ rỗng (%) : r%

- Định nghĩa : là tỷ số % giữa thể tích rỗng và thể tích tự nhiên (bên

trong có lỗ rỗng) của vật liệu ở trạng thái khô.

- r% : Độ rỗng của vật liệu (%).

Trong đó - Va : Thể tích đặc của vật liệu ở trạng thái khô

- : Thể tích tự nhiên của vật liệu ở trạng thái khô

- Vr : Th ể tích rỗng của vật liệu ở trạng thái khô

k o

V

% 100 1

%

100 V

V

%

100 V

V r

a

k o k

o

a

k o k

- Ý nghĩa : Độ rỗng dùng để phân loại và đánh giá cường độ, tính toán

cấp phối bê tông độ hút nước, khả năng chống thấm, truyền nhiệt …

Trang 15

5 Những tính chất vật lý có liên quan đến nước :

- Các dạng nước tồn tại trong vật liệu :

+ Nước kết tinh (Nước hóa học) : tham gia vào trong thành phần của vật liệu, có liên kết bền với vật liệu

Ví dụ : Đất cao lanh : Al2O3.SiO2.2H2O

Trang 16

- Độ ẩm của vật liệu:

 Định nghĩa: Là tỷ số % giữa khối lượng nước có trong vật liệu ở

trạng thái ẩm so với khối lượng của vật liệu ở trạng thái khô

 Công thức:

- W%: Độ ẩm (%)Trong đó: - Gnâ: Khối lượng nước có trong VL ở trạng thái ẩm

- Gmk: Khối lượng mẫu VL ở trạng thái khô

%

100 G

G

m

â n

%  

Trang 17

- Mức hút nước của vật liệu : là khả năng hút và giữ nước trong các

lỗ rỗng của vật liệu dưới áp lực bình thường

+ Mức hút nước theo khối lượng : là tỷ số % giữa khối lượng nướcchứa trong VL ở trạng thái bão hòa nước với khối lượng VL ở trạng tháikhô

G

m

bh n

Trang 18

- Mức hút nước của vật liệu : là khả năng hút và giữ nước trong các

lỗ rỗng của vật liệu dưới áp lực bình thường

+ Mức hút nước theo thể tích : là tỷ số % giữa thể tích nước chứa trong

VL ở trạng thái bão hòa nước so với thể tích tự nhiên của VL ở trạngthái khô

Công thức :

- Hv%: Mức hút nước theo thể tích(%)Trong đó : - Vnbh: Thể tích nước có trong VL ở trạng thái BH

- Vmk: Thể tích VL ở trạng thái tự nhiên khô

%

100 V

V

m

bh n

Trang 19

- Hệ số bão hòa nước B % : là tỷ số % giữa thể tích nước chứa trongvật liệu ở trạng thái bão hòa so với thể tích lỗ rỗng có trong vật liệu

Công thức :

- Hv%: Mức hút nước theo thể tích(%)Trong đó : - Vnbh: Thể tích nước có trong VL ở trạng thái BH

- Vmk: Thể tích VL ở trạng thái tự nhiên khô+ Nếu Vnbh = 0  B = 0: Vật không thấm nước

+ Nếu Vnbh < Vr  B < 1: Vật bão hoà nước không hoàn toàn

+ Nếu Vnbh = Vr  B = 1: Vật bão hoà nước hoàn toàn

%

100 V

V B

r

bh n

Trang 20

- Hệ số mềm hóa M h : là tỷ số giữa cường độ liệu ở trạng thái bãohòa so với cường độ của vật liệu ở trạng thái khô

Công thức :

- Mh: Hệ số mềm hóaTrong đó : - Rbh: Cường độ của VL ở trạng thái BH

- Rk: Cường độ của VL ở trạng thái tự nhiên khô+ Mh>0,8  Vật liệu chịu nước

+ Công trình xây dựng trong môi trường ẩm Mh>0,85

+ Hệ số mềm hóa càng lớn việt liệu chịu nước càng tốt

bh

h

k

R M

R



Trang 21

- Tính thấm nước của vật liệu: là hiện tượng nước thấm qua vật

liệu dưới tác dụng của áp lực nước Mức độ thấm nước phụ thuộcvào độ rỗng, đặc trưng của lỗ rỗng, áp lực nước, và nhiệt độ môitrường

Tính thấm nước được biểu thị bằng hệ số thấm K :

Công thức :

Trong đó : K: Hệ số thấm nước (cm/s); t: Thời gian thấm;

H: Cột nước thấm; D, F: Kích thước mẫuMác chống thấm B: Trị số áp lực lớn nhất mà mẫu thử không để nướcthấm qua Mác chống thấm thường là B-2, B-4, B-6, B-8, …

)s/cm

(Ht

F

D

QK





Trang 22

Dụng cụ thí nghiệm

K của vật liệu hạt rời (cát, đất phan cát,….)

Trang 23

Khoang đặt mẫu

Trang 24

Khoang đặt mẫu

Trang 25

Trang 26

Là tính chất thay đổi về hình dáng, kích thước của vật

liệu dước tác dụng của ngoại lực.

Trang 27

1. Tính biến dạng của vật liệu:

- Biến dạng đàn hồi : Là phần biến dạng hoàn toàn mất đi khi loại bỏ

nguyên nhân gây ra biến dạng

Biến dạng đàn hồi thường xảy ra khi tải trọng tác dụng bé và ngắn hạn Tính đàn hồi được đặc trưng bằng mô đun đàn hồi E:

- E : mô đun đàn hồi (kG/cm2)Công thức : -  : ứng suất (kG/cm2)

-  : biến dạng tương đốiĐiều kiện : Ngoại lực tác dụng lên vật liệu chưa vượt quá lực

tương tác giữa các chất điểm của nó





Trang 29

- Biến dạng dư: Là loại biến dạng không thể khôi phục lại trạng thái ban đầu khi loại bỏ nguyên nhân gây biến dạng

Nguyên nhân : ngoại lực tác dụng vượt quá lực tương tác giữa các

chất điểm, phá vỡ cấu trúc của vật liệu làm các phần tử bên trong vậtliệu không thể khôi phục lại vị trí cân bằng

- Dựa vào quan hệ giữa ứng suất và biến dạng người ta chia vật liệu

thành các loại : vật liệu đàn hồi,vật liệu dẻo và vật liệu dòn

- VL dẻo trước khi phá hoại có hiện tượng biến hình dẻo rõ nét còn VL dòn trước khi phá hoại không có hiện tượng biến hình dẻo rõ rệt

- Tính dẻo và tính dòn của vật liệu biến đổi tùy thuộc vào nhiệt độ,

lượng ngậm nước, tốc độ tăng lực

Trang 30

Sơ đồ biến dạng của vật liệu

a – Thép b - Bê tông c- Chất đàn hồi

Biến dạng tương đối 

Trang 31

- Từ biến : Là loại biến dạng tăng theo thời gian khi ngoại lực không đổitác dụng lâu dài lên vật liệu

Nguyên nhân : do trong vật rắn có một bộ phận phi tinh thể có tínhchất gần giống chất lỏng, mặt khác cấu tạo mạng lưới chưa hoàn

chỉnh

- Chùng ứng suất : là hiện tượng ứng suất trong giai đoạn đàn hồi giảmdần theo thời gian nếu giữ cho biến dạng không đổi

Nguyên nhân : một bộ phận vật liệu có biến hình đàn hồi dần dần

chuyển sang biến hình dẻo, năng lượng đàn hồi chuyển thành nhiệt vàmất đi

Trang 32

III.Tính chất cơ học của vật liệu xây dựng

2 Cường độ:

Định nghĩa: là khả năng của vật liệu chống lại sự phá hoại của ứng

suất xuất hiện trong vật liệu do ngoại lực hoặc điều kiện môi trường

Ký hiệu và đơn vị: R (KG/cm2=daN/cm2; MPa=1N/mm2=10daN/cm2

- Cường độ tiêu chuẩn là cường độ của mẫu vật liệu khi mẫu có kíchthước và hình dáng chuẩn, được chế tạo và dưỡng hộ trong điều kiệnchuẩn, thí nghiệm theo phương pháp chuẩn Ký hiệu Rtc

- Tương ứng với các loại tải trọng khác nhau cũng có nhiều loại cường

độ khác nhau : Cường độ kéo (Rk), nén (Rn), Uốn (Ru), Xoắn (Rx) …

- Thường các vật liệu giòn chịu nén tốt hơn chịu kéo Đá thiên nhiên,gạch đất sét nung, bê tông… chịu nén tốt hơn chịu kéo và chịu uốn

Trang 33

R : Cường độ kéo hay nén kG/cm2

P : Tải trọng phá hoại kéo hay nén (kG)

F : diện tích mặt cắt ngang ban đầu (cm2)

K : hệ số chuyển đổi từ mẫu TN khôngchuẩn về mẫu TN chuẩn

Trang 34

Đối với bê tông: d = 15cm; h = 30cm (Dmax = 40)  K=1,2

(Do Rtrụ < RLP nên phải nhân hệ số chuyển đổi K > 1)

R k (Cường độ kéo - Tensile Strength): R k = P k /F

 Mẫu lăng trụ: Rk = Pk/a2; BT: a=5cm, h=50cm

 Mẫu trụ tròn: Rk = 4Pk/ d 2

 Mẫu số 8: Làm với xi măng theo tiêu chuẩn cũ

Trang 35

2 Cường độ:

- Phương pháp xác định cường độ :

+ Phương pháp phá hoại: Xác định cường độ chịu uốn của VL:

Trường hợp tải đặt chính giữa :

Trường hợp 2 tải đặt đối xứng:

l

P/2

b P/2

Mu : Mô men uốn, kG.cm Wu : Mô men chống uốn của tiết diện ngang dầm , cm 3

Trang 36

Trang 39

M¸y c¾t mÉu

MẪU BÊ TÔNG SAU KHI ĐƯỢC CẮT PHẲNG

Trang 40

Phñ v÷a XM bÒ mÆt lµm

ph¼ng mÉu g¹ch

Capping lµm ph¼ng mÆt mÉu bª t«ng

Trang 41

nÐn mÉu bª t«ng

Trang 42

KẾT HỢP ĐO BIẾN DẠNG

Trang 43

thÝ nghiÖm kÐo thÐp VÀ VỮA

XI MĂNG

Trang 46

m¸y nÐn, UỐN 30 tÊn

G¸ phô cho thÝ nghiÖm uèn vµ nÐn mÉu nhá

Trang 48

2 Cường độ:

- Phương pháp xác định cường độ :

+ Phương pháp không phá hoại: xác định cường độ bằng phương phápkhông phá hoại mẫu Chia làm hai nhóm:

 Nhóm theo nguyên tắc cơ học :

Tác dụng tải trọng va chạm vào bề mặt VL, đo trị số phản lực từ mặt

VL tạo ra khi có tác dụng cơ học Đem thông số trên đối chiếu với đồthị chuẩn tương ứng của dụng cụ để suy ra cường độ của VL

 Nhóm theo nguyên tắc vật lý:

Dựa vào quy luật lan truyền của xung điện, tia phóng xạ hay sóng siêu

âm khi đi qua vật liệu để xác định mật độ, tần số dao động riêng hayvận tốc truyền sóng Đem đối chiếu thông số đo được với đồ thịchuẩn để xác định cường độ của VL

Định dạng
Số trang	60
Dung lượng	15,22 MB