SLIDE Bài giảngVật liệu Xây dựngBộ môn Cơ sở & VLXD

Khối lượng riêng của vật liệu a.Khái niệm: Khối lượng riêng a g/cm3, T/m3 là khối lượng của một đơn vị thể tích vật liệu ở trạng thái hoàn toàn đặc sau khi đá sấy khô ở nhiệt độ 105-11

Trang 1

Bài giảng Vật liệu Xây dựng

Bộ môn Cơ sở & VLXD

October 2012 TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

KHOA XÂY DỰNG

Trang 2

MỞ ĐẦU

Vật liệu xây dựng là thành phần chiếm vị trí đặc biệt trong các công trình xây dựng

Chất lượng và tuổi thọ của công trình phụ thuộc rất lớn vào chất lượng của Vật liệu

xây dựng Trong công trình Xây dựng dân dụng và công nghiệp chi phí về vật liệu chiếm đến 75%, với các công trình giao thông chi phí vật liệu chiếm 70% và đối với công trình thủy lợi chi phí chiếm 50% tổng giá thành xây dựng Vì vậy công trình

muốn đạt hiệu quả kinh tế và kỹ thuật cao cần phải hiểu biết về vật liệu xây dựng

Trang 3

NỘI DUNG

1

Trang 4

CHƯƠNG I: NHỮNG TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY

DỰNG

1.1 CÁC THÔNG SỐ TRẠNG THÁI VÀ ĐẶC TRƯNG CẤU

TRÚC CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG

1.1.1 Khối lượng riêng của vật liệu

a.Khái niệm:

Khối lượng riêng a (g/cm3, T/m3) là khối

lượng của một đơn vị thể tích vật liệu ở trạng thái hoàn

toàn đặc sau khi đá sấy khô ở nhiệt độ 105-1100C đến

khối lượng không đối

b Công thức:

Hình 1.1 Bình tỷ trọng

Trang 5

1.1 CÁC THÔNG SỐ TRẠNG THÁI VÀ ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC CỦA VẬT LIỆU

XÂY DỰNG.

c Phương pháp xác định:

- Đối với vật liệu hoàn toàn đặc như kính, thép ,a được xác định bằng cách cân và

đo mẫu thí nghiệm;

- Đối với những loại vật liệu rỗng và những loại vật liệu rời thì a được xác định bằng phương pháp bình tỷ trọng

d ý nghĩa

-Khối lượng riêng của vật liệu biến đổi trong phạm vi hẹp

-Khối lượng riêng dùng để phân biệt những loại vật liệu khác nhau, phán đoán một

số tính chất và tính toán thành phần của một số loại vật liệu xây dựng

Trang 6

1.1 CÁC THÔNG SỐ TRẠNG THÁI VÀ ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC CỦA VẬT

LIỆU XÂY DỰNG.

1.1.2 Khối lượng thể tích của vật liệu

a Khái niệm: Khối lượng thể tích là khối

lượng của một đơn vị thể tích vật liệu ở trạng

thái tự nhiên (kể cả lỗ rỗng)

Khối lượng thể tích tiêu chuẩn: Khối lượng

thể tích là khối lượng của một đơn vị thể tích

vật liệu ở trạng thái tự nhiên sau khi đã sấy

khô ở nhiệt độ 105-1100C đến khối lượng

không đối

b Công thức:

0 = G / V 0 (g/cm3, kg/m3, T/m3 ) lượng thể tích của vật liệu rờiHình 1.2: Phếu xác định khối

Trang 7

c Phương pháp xác định:

- Đối với vật liệu có kích thước hình học xác định V0 bằng cách đo

- Đối với vật liệu không có kích thước rõ ràng thì dùng phương pháp chiếm chỗ trong chất lỏng

- Đối với vật liệu rời (như ximăng (5cm), cát (10cm), sỏi, đá ) dùng phương pháp đổ vật liệu từ một chiều cao nhất định xuống 1 cái ca có thể tích biết trước

d Ý nghĩa

Ta có thể dựa vào khối lượng thể tích của vật liệu (0) để phán đoán một số tính chất của nó như cường độ, độ rỗng, độ hút nước , để từ đó lựa chọn phương tiện vận chuyển phù hợp hay tính toán trọng lượng bản thân kết cấu

Trang 8

r = Vr / V0 =1-d

d = Va / V0

Trang 9

1.1.4 Độ mịn của vật liệu

a Khái niệm: Độ mịn (hay độ lớn) của vật liệu rời là thông số đánh giá kích

thước hạt của nó

b Ý nghĩa: Độ mịn của vật liệu quyết định khả năng tương tác của chúng với môi

trường đồng thời ảnh hưởng nhiều đến độ rỗng giữa các hạt

c Cách xác định: Độ mịn của vật liệu có thể xác định bằng cách sàng (% lọt

sàng), bằng tỷ diện tích bề mặt (cm2/g)

Trang 10

1.2 NHỮNG TÍNH CHẤT LIÊN QUAN ĐẾN NƯỚC CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG

1.2.1 Độ hút nước của vật liệu

a Khái niệm: Độ hút nước là khả năng giữ nước trong các lỗ rỗng của vật liệu ở áp

n a

V

G

G V

+ Độ hút nước theo khối lượng: là tỷ số phần

trăm giữa khối lượng nước có trong vật liệu so

với khối lượng vật liệu ở trạng thái khô

+ Độ hút nước theo thể tích: là tỷ số phần trăm

giữa thể tích nước có trong vật liệu so với thể

tích tự nhiên vật liệu ở trạng thái khô

Trang 11

1.2 NHỮNG TÍNH CHẤT LIÊN QUAN ĐẾN NƯỚC CỦA VẬT LIỆU XÂY

DỰNG

1.2.2 Độ bão hòa nước.

a Khái niệm: Độ bão hòa nước là độ hút nước cực đại của vật liệu trong điều kiện

cưỡng bức ( bằng nhiệt độ hay bằng áp lực)

b Phương pháp xác định độ bão hòa nước:

Phương pháp 1: Phương pháp nhiệt độ ( đun mẫu vật trong nước sôi trong 4

giờ, để nguội và lấy ra rồi xác định theo độ hút nước )

Phương pháp 2: Phương pháp chân không ( ngâm mẫu vật liệu trong một bình

kín đựng nước, hạ áp lực trong bình xuống 20mmHg cho đến khi không còn bọt khí thoát ra thì trả lại áp suất bình thường và giữ thêm 2 giờ nữa rồi vớt ra )

Trang 12

Hệ số bảo hòa: Để đánh giá mức độ bão hòa nước của vật liệu người ta dùng hệ

số bão hòa (tỷ số giữa thể tích nước bão hoà so với thể tích rỗng của vật liệu)

Độ hút nước và đặc biệt độ bão hòa nước có ảnh hưởng xấu đến tính chất của vật liệu xây dựng: thể tích tăng lên, độ dẫn nhiệt tăng, cường độ giảm Để đánh giá mức độ giảm cường độ của vật liệu ở trạng thái bão hòa nước người ta dùng hệ số mềm:

Chú ý: Những vật liệu có Km > 0,75 là vật liệu chịu nước có thể dùng cho các công trình thủy lợi

Cbh = Hbh v / r

Km = Rbh / Rk

Trang 13

1.2 NHỮNG TÍNH CHẤT LIÊN QUAN ĐẾN NƯỚC CỦA VẬT LIỆU XÂY

DỰNG

1.2.3 Độ ẩm và biển dạng ẩm của vật liệu.

a Khái niệm: Độ ẩm của vật liệu ( W ) là lượng nước có thật nằm trong vật liệu tại

thời điểm thí nghiệm

b Công thức tính

c Cách xác định: Cân mẫu ở trạng thái tự nhiên tại thời điển thí nghiệm Sấy khô

mẫu cho đến khối lượng không đổi

d Ý nghĩa:

- Độ ẩm của vật liệu phụ thuộc vào môi trường xung quanh

- Độ ẩm phụ thuộc vào bản chất của vật liệu

- Khi độ ẩm của môi trường tăng thì độ ẩm của vật liệu tăng và cường độ của vật liệu giảm

G 

Trang 14

1.2.3 Độ ẩm và biển dạng ẩm của vật liệu.

Hiện tượng trương nở phát sinh là do các phần tử nước có cực khi xâm nhập vào khe hở giữa các phần tử hoặc các sợi vật liệu, sẽ đẩy các phần tử vật liệu thêm xa nhau ra, khi đó lớp vỏ hiđrát càng dày thêm làm kích thước và thể tích vật liệu tăng lên

Trong điều kiện khô ẩm thay đổi thường xuyên, biến dạng co nở lặp đi lặp lại sẽ làm phát sinh vết nứt và dẫn đến phá hoại vật liệu

Trang 15

1.2.4 Tính thấm nước của vật liệu

a Khái niệm.

Tính thấm là tính chất của vât liệu cho nước thấm qua chiều dày của nó khi hai

bề mặt đối xứng của nó có sự chênh lệch về áp suất thuỷ tĩnh

Tính chống thấm là khả năng của vât liệu ngăn không cho nước thấm qua chiều dày của nó khi hai bề mặt đối xứng của nó có sự chênh lệch về áp suất thuỷ tĩnh

Hình 1.3: Máy đo độ chống thẩm của bê

tông

Trang 16

1.2.4 Tính thấm nước của vật liệu

b.Công thức tính

Kth=

t p p

- Tính thấm nước của vật liệu phụ thuộc vào cấu tạo bản thân vật liệu, bản chất

ưa nước hay kỵ nước của vật liệu

- Tính thấm nước còn phụ thuộc vào áp lực nước tác dụng lên vật liệu và thời gian thấm

- Tính thấm quan trọng trong việc lựa chọn vật liệu cho các công trình chịu ảnh hưởng của mưa gió, thường xuyên ẩm ướt hay trong nước

Trong đó:

- V n: thể tích nước thấm qua mẫu vật liệu (m2)

- a: chiều dày thấm của mẫu vật liệu (m)

- S: Tiết diện chịu thấm (m2)

- t: thời gian thấm (h)

Trang 17

1.3 NHỮNG TÍNH CHẤT LIÊN QUAN ĐẾN NHIỆT CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG

1.3.1 Tính truyền nhiệt và hệ số truyền nhiệt  của vật liệu

a Khái niệm: Tính truyền nhiệt là khả năng cho nhiệt truyền qua của vật liệu khi

trên bề mặt vật liệu xuất hiện sự chênh lệch về nhiệt độ

b Công thức:

Nhiệt lượng Q truyền qua một vật liệu có chiều dày a là:

Khả năng truyền nhiệt của vật liệu tỷ lệ nghịch với chiều dày của vật liệu

Q =

a

t t

Fz( 2  1)



Trang 18

1.3.1 Tính truyền nhiệt và hệ số truyền nhiệt  của vật liệu

Hệ số truyền nhiệt của vật liệu:

Trang 19

c Tính truyền nhiệt phụ thuộc vào các yếu tố:

+ Hình dáng kích thước vật liệu

+ Cấu tạo của vật liệu

+ Độ rỗng của vật liệu

+ Nhiệt độ môi trường, độ ẩm môi trường, khối lượng thể tích của vật liệu

d Ý nghĩa:

Dựa vào tính chất này người ta có thể biết được khả năng truyền nhiệt của vật liệu

và tạo ra những loại vật liệu có khả năng cách nhiệt theo yêu cầu

Người ta có thể tạo ra vật liệu cách nhiệt bằng cách thêm phụ gia, tạo bọt, tạo khí, tạo cấu trúc rỗng

Trang 20

1.3.2 Nhiệt dung và nhiệt dung riêng.

a Khái niệm: Nhiệt dung là nhiệt lượng Q (kcal) mà vật liệu thu vào khi được nung

nóng

b Công thức tính:

Q= GC (t 2 - t 1 )

C= Q/G(t 2 -t 1 )

Trang 21

- Nhiệt dung riêng của vật liệu ở độ ẩm W:

- Nhiệt dung riêng của vật liệu hỗn hợp:

P P

P

P C P

C P C C

2 2 1

1

Cw= C 1   0 0 , 01 , 01 WCn W

Trang 22

1.3.3 Tính chịu lửa của vật liệu.

a Khái niệm:

Là tính chất của vật liệu có khả năng chịu được tác dụng lâu dài của nhiệt độ mà không bị chảy và biến hình

b Phân loại:

Theo tính chịu lửa vật liệu được chia làm 3 nhóm:

- Vật liệu chịu lửa: là vật liệu chịu được nhiệt độ  1580 0C

Ví dụ: Gạch chịu lửa

- Vật liệu khó chảy: là vật liệu chịu được nhiệt độ từ 1350 đến 1580 0C

Ví dụ: Bê tông, Fibrôximăng

- Vật liệu dễ chảy: là vật liệu chịu được nhiệt độ thấp hơn 1350 0C

Ví dụ: Gạch đất sét nung, chất dẻo

Trang 23

1.3.4 Tính chống cháy của vật liệu.

a Khái niệm:

Tính chống cháy là khả năng của vật liệu chịu được tác dụng của ngọn lửa trong một thời gian nhất định

b Phân loại:

Dựa vào khả năng chống cháy vật liệu được chia làm 4 loại:

- Vật liệu không cháy như bê tông, gạch, Fibrôximăng

- Vật liệu không cháy nhưng biến dạng nhiều như thép

- Vật liệu khó cháy như: bê tông atfan, gỗ tẩm chất chống cháy

- Vật liệu dễ cháy

Trang 24

IV NHỮNG TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG

1 Cường độ của vật liệu xây dựng.

a Khái niệm:

Cường độ của vật liệu là khả năng chống lại sự phá hoại dưới tác dụng của ứng suất

do tải trọng hoặc các yếu tố môi trường gây nên, hay là nội lực trong vật liệu chống lại tác dụng của ngoại lực và môi trường

Cường độ tiêu chuẩn: là cường độ của vật liệu khi mẫu có hình dáng kích thước

chuẩn, được chế tạo, dưỡng hộ, thí nghiệm trong điều kiện chuẩn

Trang 25

1 Cường độ của vật liệu xây dựng.

b Các phương pháp xác định:

Phương pháp phá hoại:

Là phương pháp cường độ được xác định bằng

cách phá hoại mẫu thí nghiệm: đặt các mẫu thí

nghiệm lên máy gia tải tăng tải cho tới khi mẫu bị

phá hoại Cường độ của nó được xác định bằng

cường độ trung bình của một nhóm mẫu (thường

không ít hơn 3 mẫu)

Cường độ vật liệu được tính toán từ các kết quá

thí nghiệm theo công thức tương ứng với các

dạng chịu lực như: Cường độ chịu nén, cường độ

chịu uốn, chường độ chịu kéo

Hình 1.4 Máy xác định cường

độ chịu nén của Bê tông

Trang 26

Phương pháp không phá hoại.

- Theo nguyên tắc cơ học:

Tác dụng sâu vào bề mặt vật liệu rồi đo trị số biến dạng dẻo thông số đo là độ cứng hay biến dạng cục bộ (buá bi, búa có thanh chuẩn)

Tác dụng tải trọng va cham vào bề mặt vật liệu, dựa vào nguyên tắc nẩy bật đàn t ính ra khỏi bề mặt vật liệu, thông số đo là là trị số bật nẩy do phản lực từ mặt vật liệu tạo ra khi có tác dụng cơ học ( súng bật nẩy)

Đem các thông số đo được đối chiếu với các đồ thị chuẩn tương ứng của dụng cụ đođể suy ra cường độ của vật liệu

Trang 27

Phương pháp không phá hoại.

- Theo nguyên tắc vật lý:

Dựa vào quy luật lan truyền của xung điên, tia phóng xạ hay sóng siêu âm, khi đi qua vật liệu để xác định mật độ, tần số dao động hay vận tốc truyền sóng Đem đối chiếu các thông số đo với các đồ thị chuẩn để xác định cường độ của vật liệu

Hình 1.5: Súng bật nẩy Hình 1.6: Máy siêu âm bê tông

Trang 28

2 Độ cứng.

Độ cứng là tính chất của vật liệu chống lại sự đâm xuyên của vật liệu khác cứng hơn

Độ cứng của vật liệu khoáng: Được đánh giá bằng bảng thang Morh gồm 10 vật liệu

khoáng vật mẫu được sắp xếp theo mức độ tăng dần

Chỉ số độ

1 Tan Mg3 [Si4O10][OH]2 Rạch dễ dàng bằng móng tay

2 Thạch cao CaSO4 2H2O Rạch được bằng móng tay

3 Canxit CaCO3 Rạch dễ dàng bằng dao thép

4 Fluorit CaF2 Rạch bằng dao thép khi ấn nhẹ

5 Apatit Ca5 [PO4]3F Rạch bằng dao thép khi ấn mạnh

6 Octocla K[AlSi3 O8] Làm xước kính

7 Thạch anh SiO2

Rạch được kính theo mức độ tăng dần

8 Topa Al2 [SiO4](F,OH)2

9 Corindo Al2 O3

Trang 29

2 Độ cứng.

Độ cứng của vật liệu kim loại:

Dùng phương pháp Brinen: dùng viên bi có đườngkính D (mm), đem ấn vào vật liệu định thử với 1 lực P, rồi dựa vào kích thước vết cầu lõm trên bề mặt vật liệu

để xác định độ cứng

Hình 1.7 Sơ đồ xác định độ cứng kim loại theo phương pháp brinell

Trang 30

CHƯƠNG II: VẬT LIỆU ĐÁ THIÊN NHIÊN

I KHÁI NIỆM CHUNG VÀ PHÂN LOẠI.

- Đá thiên nhiên là những khối những tấm được tạo nên từ một hoặc nhiều khoáng vật Vật liệu đá thiên nhiên được chế tạo từ đá thiên nhiên bằng cách gia công cơ học, do đó tính chất của vật liệu đá thiên nhiên giống tính chất của đá gốc

- Đá thiên nhiên được chia làm 3 loại: Đá mắc ma, đá trầm tích, đá biến chất

Ưu điểm:

- Cường độ cao, đặc biệt là cường độ chịu nén Rn

- Là vật liệu phổ biến rộng rãi ở nhiều nơi

- Phương pháp chế biến, sử dụng đơn giản

- Có tuổi thọ và độ bền với môi trường cao

- Có nhiều loại đá đẹp có giá trị xuất khẩu cao

Nhược điểm:

- Trọng lượng thể tích lớn (nặng nề),

- dễ bị phong hóa để biến thành đất

Trang 31

II ĐÁ MẮCMA

1 Sự hình thành và phân loại đá macma.

Sự hình thành: Đá macma là do khối silicát nóng chảy từ lòng trái đất xâm nhập lên

phần trên của vỏ hoặc phun ra ngoài mặt đất nguội đi tạo thành Do vị trí và điều kiện nguội của khối macma nên cấu tạo và tính chất của chúng cũng khác nhau

Hình 2.1 Sự hình thành đá Mắcma

Trang 32

II ĐÁ MẮCMA

Trang 33

Đá vụn của núi lửa:

là do các chất silicát phun lên cao, bay đi

xa nguội lạnh nhanh

và trọng lượng nhỏ, bao gồm các loại:

Đá bọt của núi lửa d =

5 - 70 mm dùng làm cốt liệu cho bê tông nhẹ

Cát và tro núi lửa dùng làm phụ gia cho

chịu áp suất cao, thời

gian kéo dài vì thế đá

nguội nhanh trong điều kiện nhiệt độ và áp suất thấp vì vậy các khoáng chất không kịp kết tinh hoặc kết tinh được một

bộ phận Cấu trúc là những hạt nhỏ hoặc rất nhỏ, cường độ, độ đặc chắc, độ cứng nhỏ hơn

đá macma xâm nhập

Trang 34

II ĐÁ MẮCMA

2 Các thành phần khoáng vật tạo nên đá macma.

- Thạch anh (SiO2): ở dạng kết tinh, tinh thể hình lăng trụ 6 cạnh, loại này có

cường độ và độ cứng cao, dòn, ít khi trong suốt mà thường có màu trắng và trắng sữa Nếu hàmlượng thạch anh trong đá cao thì khó thi công

- Fenspát có hai loại:

+ Fenspát thẳng góc (Octocla): K2O.Al2O3.6SiO2 - fenspát kali

+ Fenspát chéo góc (plagiocla): Na2O.Al2O3.6SiO2 - fenspát natri

CaO.Al2O3.2SiO2 - fenspát canxi

Đặc điểm: Có cường độ tương đối cao và dễ gia công Vì vậy trong đá thành phần fenspát nhiều thì chất lượng đá khá cao và dễ thi công Tuy nhiên khả năng chống phong hóa của fenspát kém, kém ổn định đối với nước và đặc biệt là nước có chứa

CO2

Fenspát có màu biến đổi từ trắng, trắng xám, vàng đến hồng và đỏ

Trang 35

II ĐÁ MẮCMA

- Mica:

+ Mica trắng (Muscovit) K2O.Al2O3.6SiO2.2H2O

+ Mica đen (Biotit) K(Mg,Fe)3Si3AlO10(OHF)2

Trong đó thành phần mica đen dễ bị phong hóa

Mica là thành phần có cường độ không cao, có tính đàn hồi, dễ tách thành lớp mỏng Vì vậy đá trong xây dựng có thành phần này nhiều thì tính năng đá giảm

- Khoáng vật màu sẫm: chủ yếu gồm amfibôn, piroxen, olivin Các khoáng vật này

có màu xẫm (từ màu lục đen đến màu đen) tạo màu sắc đẹp cho đá, cường độ cao, dai và bền, khó thi công

Trang 36

các chất keo thiên nhiên tạo thành đá trầm tích

Trang 37

Nhận xét:

Đá trầm tích không đặc chắc bằng đá macma (do các chất keo thiên nhiên không chèn đầy giữa các hạt hoặc do bản thân các chất keo kết co lại), đo đó cường độ của loại đá này thấp hơn, đột hút nước cao hơn Một số loại trầm tích khi bị hút nước cường độ giảm đi rõ rệt, có khi bị tan rã trong nước

Đá trầm tích rất phổ biến, dễ gia công nên được sử dụng khá rộng rãi

Trang 38

Đặc điểm của loại này là hạt rất nhỏ, thành phần khoáng vật tương đối đơn giản và đều hơn đá trầm tích cơ học Loại này phổ biến nhất là thạch cao, muối mỏ, túp đá vôi, đôlômit

Trầm tích hữu cơ:

Được tạo thành do sự tích tụ xác động vật, thực vật chết đi lâu ngày lắng đọng lại keo kết mà thành Đó là những loại

đá cacbônat và silic khác nhau như đá vôi, đá vôi

vỏ sò, đá phấn

Trang 39

II ĐÁ TRẦM TÍCH

Trang 40

III ĐÁ BIẾN CHẤT

Đá Măc ma

Đá Trầm tích

nhiệt độ, áp suất chất hóa học

Đá biến chất

phương

Các khoáng vật tạo thành đá biến chất chủ yếu là những khoáng vật nằm trong

đá macma, đá trầm tích và cũng có thể là các khoáng vật đặc biệt chỉ có ở trong các loại đá biến chất ở dưới sâu

Định dạng
Số trang	146
Dung lượng	8,31 MB