TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG.

- Của môi trường: tác dụng vật lý, hoá học như không khí, hơi nước, nuớc, các chất tan trong nước, nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, vi sinh vật … Một số trường đối với vật liệu còn có những yê

Chương 1

NHỮNG TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG.

1.1 Khái niệm chung về tính chất của Vật liệu xây dựng.

1.1.1 Phân loại tính chất của vật liệu xây dựng.

Yêu cầu về tính chất của VLXD là rất đa dạng VLXD trong công trình chịu tác động:

- Của tải trọng bên ngoài: gây ra biến dạng và ứng suất trong vật liệu

- Của môi trường: tác dụng vật lý, hoá học như không khí, hơi nước, nuớc, các chất tan trong nước, nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, vi sinh vật …

Một số trường đối với vật liệu còn có những yêu cầu riêng về nhiệt, âm, chống phóng xạ …

Vì vậy, để kết cấu công trình được làm việc an toàn thì trước tiên vật liệu phải có tính chất cơ học yêu cầu (tính biến dạng, cường độ, độ cứng …)

Người ta phân loại tính chất vật liệu xây dựng theo các nhóm:

1.1.1.1 Tính chất đặc trưng cho trạng thái và cấu trúc

Là những tính chất đặc trưng cho quá trình công nghệ, thành phần pha, thành phần khoáng hóa: khối lượng riêng, khối lượng thể tích, độ rỗng, độ đặc, độ mịn …

1.1.1.2 Những tính chất vật lý:

Xác định mối quan hệ của vật liệu với môi trường như tính chất có liên quan đến nước, nhiệt, điện,

âm, tính lưu biến của vật liệu nhớt và dẻo …

1.1.1.3 Những tính chất cơ học

Xác định quan hệ của vật liệu với biến dạng và sự phá huỷ của nó dưới tác dụng tải trọng, như cường độ, độ cứng, dộ dẻo, …

1.1.1.4 Các tính chất hoá học

Có liên quan đến những biến đổi hoá học và độ bền vững của vật liệu đối với tác dụng ăn mòn hoá học

Để tránh được ảnh hưởng của những yếu tố khách quan trong quá trình thí nghiệm, các tính chất của vật liệu phải được xác định theo điều kiện và phương pháp chuẩn Khi đó tính chất được xác định gọi

là những tính chất tiêu chuẩn

- Tuân theo những quy định của nhà nước – TCVN

- Tiêu chuẩn cấp ngành, cấp bộ

Tiêu chuẩn có thể thay đổi tuỳ theo trình độ sản xuất và yêu cầu sử dụng vật liệu Đối với một số VLXD còn chưa có tiêu chuẩn VN, còn sử dụng các tiêu chuẩn nước ngoài

1.1.2 Sự phụ thuộc của tính chất vào cấu trúc và thành phần:

1.1.2.1 Quan hệ giữa cấu trúc và tính chất:

Khái niệm về cấu trúc:

- Cấu trúc vĩ mô

- Cấu trúc vi mô

- Cấu trúc trong (cấu tạo chất)

Nghiên cứu cấu trúc là để hiểu được tính chất và cưới cùng là quyết định một vấn đề thực tế quan trọng: sử dụng vật liệu ở dâu, như thế nào để hiệu quả kinh tế – kỹ thuật là tốt nhất

Cấu trúc vĩ mô: Là cấu trúc bằng mắt thường ta có thể phân biệt được các dạng cấu trúc Như: đá nhân tạo đặc, cấu trúc tổ ong, cấu trức dạng sợi, dạng hạt rời …

- Vật liệu đá nhân tạo đặc: gạch, gốm, sành, bê tông nặng … Có cường độ cao, khả năng chống thấm tốt, chống ăn mòn … Tuy nhiên loại này thường nặng nề, tính chất về âm, về nhiệt kém hơn

- Vật liệu cấu tạo rỗng, tổ ong: Bê tông khí, bê tông bọt, chất dẻo tổ ong Loại vật liệu này có tính chất là khả năng cách âm và cách nhiệt tốt, nhẹ hơn so với vật liệu đặc Nhưng khả năng chịu lực kém, chống thấm và ăn mòn kém hơn vật liệu đặc

- Vật liệu dạng sợi, lớp: gỗ, bông khoáng, bông thủy tinh, tấm sợi gỗ ép …Có cường độ, độ dẫn nhiệt và các tính chất khác rất khác nhau theo phương dọc và thớ ngang (tính dị hướng)

- Vật liệu hạt rời: Cốt liệu cho bê tông (cát, đá, sỏi, đá dăm), vật liệu dạng bột (xi măng, bột vôi sống …) Tính chất rất đa dạng phụ thuộc vào kích thước hạt, thành phần, độ rỗng, trạng thái bề mặt hạt

Cấu trúc vi mô: Chỉ quan sát được bằng kính hiển vi Gồm 2 loại: cấu tạo tinh thể hay vô định hình Cấu tạo tinh thể và vô định hình chỉ là hai trạng thái khác nhau của một chất Dạng tinh thể có độ bền và độ ổn định lớn hơn dạng vô định hình Cấu tạo tinh thể là có nhiệt độ nóng chảy (ở áp suất không đổi) có dạng hình học nhất định (Cùng một chất nhưng có thể tồn tại ở các dạng tinh thể khác nhau – dạng thù hình)

Cấu trúc tinh thể:

- Tính chất của đơn tinh thể: các tinh thể giống nhau sắp xếp theo một trật tự vì vậy tính chất của vật liệu này (cường độ, tính dẫn nhiệt, dẫn điện…) không giống nhau theo các phương khác nhau (dị hướng)

- Tính chất đa tinh thể: gồm những tinh thể khác nhau sắp xếp không theo một trật tự nhất định, những vật liệu như vậy được coi như là vật liệu đẳng hướng Trong xây dựng người ta thường

sử dụng những vật liệu đá đa tinh thể

Cấu trúc trong: được quan sát bằng những thiết bị hiện đại (kính hiển vi điện tử, phân tích tia rơnghen) Cấu tạo bên trong của các chất đặc trưng bằng cấu tạo nguyên tử, phân tử, hình dáng kích thước tinh thể, liên kết nội bộ giữa chúng Cấu tạo bên trong quyết định cường độ, độ cứng, độ bền nhiệt

và các tính chất quan trọng khác

1.1.2.2 Quan hệ giữa thành phần và tính chất:

VLXD được đặc trưng bằng 3 thành phần:

- Thành phần hóa học

- Thành phần khoáng vật

- Thành phần pha

Thành phần hóa học: Được biểu thị bằng % hàm lượng các ôxit có trong vật liệu Riêng đối với kim loại nó biểu thị bằng hàm lượng nguyên tố hóa học Nó cho phép phán đoán hàng loạt các tính chất của VLXD: Tính chịu lửa, bèn sinh vật, các đặc trưng cơ học và các đặc tính cơ học khác

Đối với các vật liệu nhân tạo, dựa vào thành phần hoá học của nó, người ta có thể lựa chọn thành phần nguyên liệu sản xuất

Thành phần hóa học thường được xác định bằng phân tích hóa học.

Thành phần khoáng vật: Biểu thị bằng % hàm lượng khoáng vật trong vật liệu.Khoáng vật là các ôxit vô cơ trong vật liệu thường tồn tại độc lập mà kết hợp với nhau tạo ra các muối kép Các muối kép đó được gọi là khoáng vật

VD: Trong xi măng (xi măng Pooclăng) có 4 khoáng vật:

3CaO.Al2O3 ; 3CaO.SiO2 ; 2CaO.SiO2 ; 4CaO.Al2O3.F2O3

Ý nghĩa của thành phần khoáng vật: Quyết định các tính chất cơ bản của vật liệu (VD: 3CaO.Al2O3; 3CaO.SiO2 quyết định tính đóng rắn nhanh, chậm của xi măng Pooclăng) Việc xác định thành phần khoáng vật là rất phức tạp, đặc biệt là về mặt định lượng

Thành phần pha: (pha răn, pha lỏng, pha khí) Đa số các vật liệu khi làm việc đều tồn tại ở pha rắn Nhưng vật liệu không phải là đặc hoàn toàn mà luôn chứa một số lỗ rỗng nên ngoài pha rắn còn có cả pha khí (khí khô) và pha lỏng (khí ẩm) Tỷ lệ của các pha này trong vật liệu có ảnh hưởng đến chất luợng của

nó, đặc biệt là các tính chất về âm, nhiệt, tính chống ăn mòn, cường độ, …

1.2 Các thông số trạng thái và đặc trưng cấu trúc của vật liệu xây dựng.

1.2.1 Khối lượng riêng.

1.2.1.1 Định nghĩa

Khối lượng riêng vật liệu là khối lượng của một đơn vị thể tích vật liệu ở trạng thái hoàn toàn đặc Khối lượng riêng được ký hiệu bằng a và tính theo công thức:

a a

V

G



Trong đó:

G - Khối lượng của vật liệu ở trạng thái khô, g , kg , t;

Va : Thể tích hoàn toàn đặc của vật liệu, cm3 , m3 , l

1.2.1.2 Cách xác định

Xác định khối lượng của vật liệu được thể hiện bằng cách sấy mẫu thí nghiệm ở nhiệt độ 105C đến 110C cho đến khi khối lượng không đổi rồi cân chính xác tới 0,1g Còn thể tích thì tuỳ theo từng loại vật liệu mà có cách xác định riêng Đối với vật liệu đặc (thép, kính) hình dạng hình học rõ ràng thi ta có thể đo và tính bằng công thức hình học Vật liệu đặc không có hình dạng hình học rõ ràng thì ta có thể dùng phương pháp chiếm chỗ trong chất lỏng

Đối với vật liệu có lỗ rỗng (gạch, bêtông, cát, đá …) thì đươc xác định bằng phương pháp bình tỷ trọng Mẫu được sấy khô, nghiền nhỏ tới cỡ hạt < 0,2mm sau đó cho vào bình tỷ trọng

Khối lượng riêng của vật liệu phụ thuộc vào thành phần và cấu trúc vi mô của nó, không phụ thuộc vào thành phần pha

1.2.2 Khối lượng thể tích:

1.2.2.1 Định nghĩa

Khối lượng thể tích là khối lượng của một đơn vị thể tích ở trạng thái tự nhiên (kể cả các lỗ rỗng) Khối lượng thể tích được ký hiệu bằng 0

;

;

3

0

0 g cm kG l kG m t m

V

G



Trong đó

G - Khối lượng của vật liệu ở trạng thái khô, g , kg , t;

V0 - Thể tích tự nhiên của vật liệu, cm3 , m3 , l

1.2.2.2 Cách xác định

Xác định khối lượng được thực hiện bằng cách cân, còn thể tích V0 thì tuỳ theo loại vật liệu mà dùng một trong ba cách sau: vật liệu có kích thước hình học thì dùng 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 thì đổ vật liệu từ một chiều cao nhất định xuống một cái ca thể tích biết trước

Khối lượng thể tích dao động trong một khoảng khá rộng Đối với cùng một loại vật liệu nếu có cấu trúc khác nhau thì có khối lượng riêng khác nhau

Khối lượng thể tích được dùng nhiều trong tính toán trọng lượng bản thân kết cấu

1.2.3 Độ rỗng

1.2.3.1 Định nghĩa

Độ rỗng là thể tích rỗng chứa trong một đơn vị thể tích tự nhiên của vật liệu Độ rỗng được ký hiệu bằng r

0

V

V

r r

% 100 0

V

V

r r

Trong đó

Vr- Thể tích tất cả của các lỗ rỗng trong vật liệu;

V0- Thể tích tự nhiên của vật liệu

Vì

Vr = V0 – Va

Nên

a

a a

V

V V

V V

r



0 0

0

0  1 1



hoặc

% 100

















a

r





Lỗ rỗng trong vật liệu gồm lỗ rỗng kín và lỗ rỗng hở, lỗ rỗng hở là lỗ rỗng thông với môi trường bên ngoài Rỗ rỗng trong vật liệu dao động trong phạm vi rộng 0% - 98%

Vật liệu chức nhiều lỗ rỗng kín thì cường độ cao, cách nhiệt tốt Vật liệu chức nhiều lỗ rỗng hở thì hút ẩm tốt

Đối với dạng vật liệu hạt rời

- Lỗ rỗng trong bản thân hạt vật liệu

- Lỗ rỗng ở giữa các hạt vật liệu

1.2.4 Độ mịn (dùng cho vật liệu dạng hạt rời).

Định nghĩa: Độ mịn còn gọi là độ lớn của vật liệu rời, là đại lượng đáng giá kích thước hạt của nó.

Độ mịn của vật liệu quyết định khả năng tương tác của chúng với môi trường, đồng thời ảnh hưởng nhiều đến đỗ rỗng giữa các hạt

Độ mịn của vật liệu được xác định bằng cách sàng (% lọt sàng), bằng tỉ diện tích bề mặt (cm2/g) hay bằng khả năng lắng đọng

1.3 Những tính chất liên quan đến môi trường nước.

1.3.1 Liên kết giữa nước và vật liệu.

Trong vật liệu luôn luôn chứa một lượng nước nhất định Tuỳ theo bản chất vật liệu, thành phần, tính chất bề mặt, đặc tính lỗ rỗng mà có mức đọ liên kết với nước Dựa vào mức độ liên kết đó nước trong VLXD được chia là 3 loại:

- Nước hoá học

- Nước hoá lý

- Nước cơ học

Nước hoá học: là nước tham gia vào trong thành phần vật liệu, có liên kết bền với vật liệu Nước hoá học chỉ bay hơi ở nhiệt độ cao (trên 500C) Khi nước hoá học mất đi thì tính chất của vật liệu thay đổi rất lớn

VD: Đất caolinít (Al2O3.2SiO2.2H2O) mất nước sẽ mất tính dẻo

Amiăng (3MgO.2SiO2.2H2O) mất nước ở nhiệt độ >580C trở nên giòn, cường độ giảm

Nước hoá lý: (nước hấp phụ) có liên kết khá bền với vật liệu bằng lực hút phân tử Vandecvan hoặc lực tĩnh điện bề mặt (nước màng) Nước hoá lý thay đổi dưới sự tác động của điều kiện môi trường (nhiệt

độ, độ ẩm) Sự biến đổi này ở một mức độ nào đó làm cho tính chất của vật liệu cũng thay đổi

Nước cơ học: (nước tự do hay nước mao quản) gần như không liên kết với vật liệu Nó xâm nhập vào vật liệu do tác dụng của lực mao dẫn (nước mao quản) hay lực trọng trường (nước tự do) Nước cơ học dễ dàng thay đổi trong điều kiện thường, sự thay đổi này không làm ảnh hưởng đến tính chất của vật liệu

1.3.2 Độ ẩm và độ hút ẩm:

1.3.2.1 Độ ẩm

Khái niệm: độ ẩm là chỉ tiêu đáng giá lượng nước có thực trong vật liệu tại thời điểm thí nghiệm

Độ ẩm được ký hiệu là W(100%)

% 100

K

K A

G

G G

hay

% 100

K

N

G

G

W 

(1-4) Trong đó

Gn - Là khối lượng nước có trong vật liệu do hút ẩm trong không khí;

GA, GK - Khối lượng của vật liệu trước và sau khi sấy khô, nhiệt độ sấy 105C - 110C

Vật liệu hút hơi nước từ môi trường vào trong các lỗ rỗng và ngưng tụ thành pha lỏng, vật liệu càng rỗng thì độ ẩm của nó càng cao

Độ ẩm còn phụ thuộc vào bản chất của vật liệu, đặc tính của lỗ rỗng và lượng lỗ rỗng, vào áp lực hơi nước của môi trường

Phương trình thực nghiệm Freidlic

a - Lượng nước hút vào;

p - áp lực cân bằng của hơi nước;

k, n - hệ số thực nghiệm

p n k

a lg 1lg

Từ đó thiết lập được biểu đồ quan hệ

Hình 1.1 Biểu đồ hút nước

Điểm A là điểm bão hoà hơi nước

1.3.2.2 Sự hút nước mao quản:

Khái niệm: Sự hút nước xảy ra khi một bộ phận kết cấu nằm trong nước, nước nhấm có thể dâng lên theo các ống mao quản làm ướt phần dưới của công trình

Độ hút nước mao quản được đặc trưng bằng chiều cao mực nước dâng lên trong vật liệu h và được xác định bằng công thức sau:

) /(

cos

Trong đó:

 - sức căng bề mặt;

 - góc thấm ướt;

r - bán kính mao quản;

an - khối lượng riêng của nước;

g - gia tốc trọng trường

Việc xác định h theo công thức trên là vấn đề khó vì hình dáng và tiết diện của mao quản luôn luôn thay đổi Nên người ta dùng phương pháp “nguyên tử đánh dấu” hay đo độ dẫn điện

Thể tích nước hút vào

V - Thể tích nước;

k - Hệ số phụ thuộc bản chất vật liệu;

t - Thời gian

1.3.2.3 Độ hút nước

Khái niệm: Độ hút nước là chỉ tiêu đánh giá khả năng hút và giữ nước của vật liệu khi ta ngâm vật liệu vào nước ở điều kiện thường

Độ hút nước được xác định theo khối lượng và theo thể tích

- Độ hút nước theo khối lượng được ký hiệu là Hp:

% 100

% 100

K

K u K

N p

G

G G G

G

(1-9)

- Độ hút nước theo thể tích được ký hiệu HV:

% 100 0

V

V

hay

% 100

0 aN

K u V

V

G G H







(1-10) Trong đó:

GN, VN - Khối lượng và thể tích nước mà vật liệu đã hút;

aN - Khối lượng riêng của nước;

Gư, GK - Khối lượng của vật liệu khi đã hút nước (ướt) và khi khô;

VN - Thể tích tự nhiên của vật liệu

Cách xác định: ta lấy mẫu vật liệu đã sấy khô đem cân rồi ngâm vào nước ở điều kiện thường Sau khi vật liệu hút no nước, vớt ra đem cân rồi xác định độ hút nước theo khối lượng hoặc theo thể tích 1.3.2.4 Độ bão hoà nước

Khái niệm: Độ bão hoà nước là độ hút nước cực đại của vật liệu trong điều kiện cưỡng bức (bằng nhiệt độ hay áp lực)

Có 2 điều kiện cưỡng bức

- Nhiệt độ: Đun mẫu vật liệu trong nước sôi 4 giờ, sau đó để nguội rồi vớt ra

- Áp suất: Ngâm mẫu vật liệu trong một bình kín đựng nước sau đó hạ áp lực trong bình xuống 20mmHg cho đến khi khoong còn bọt khí thoát ra thì trả lại áp lực bình thường và giữ thêm 2 giờ nữa rồi vớt ra

Độ bão hoà dược đánh nước của vật liệu được đánh giá bằng hệ số bão hòa:

r

H C

bh v

bh 

(1-11) Trong đó:

Hvbh - lượng nước trong một đơn vị thể tích;

r - lượng lỗ rỗng trong một đơn vị thể tích

Cbh thay đổi từ 0 đến 1 (0: tất cả lỗ rỗng đều kín; 1: tất cả lỗ rỗng là hở)

Độ hút nước và đặc biệt độ bão hòa nước có ảnh hưởng đến xấu đến tính chất của VLXD Nó làm thể tích vật liệu tăng, dộ dẫn nhiệt, dẫn điện tăng trong khi cường độ lại giảm

Do đó mức độ bền nước của vật liệu được đánh giá bằng hệ số mềm thông qua cường độ của mẫu bão hòa nước Rbh và cường độ của mẫu khô RK

K

bh m

R

R

K 

Đối với ngành công trình thủy công yêu cầu sử dụng các loại vật liệu chịu nước có Km > 0,75 1.3.2.5 Tính thấm nước

Khái niêm: Tính thấm nước là tích chất để cho nước thấm qua khi có độ chêng lệch áp lực Tính thấm nước được đặc trưng bởi hệ số thấm:

S

a V

th

2

1



(1-13) Trong đó:

Vn - Thể tích nước thấm qua;

a - Chiều dày của bức tường;

S - Diện tích của tường theo phương vuông góc dòng thấm;

t - Thời gian thấm

p1-p2 - Hệ số chênh lệch áp lực thủy tĩnh trước và sau tường

Đối với vật liệu có yêu cầu về chống thấm cần phải có hệ số thấm Kth nhỏ

1.3.2.6 Tính thấm hơi và thấm khí

Khái niệm: Sự thấm hơi và thấm khí xảy ra thông qua lỗ rỗng hoặc vết nứt của vật liệu khi trên hai mặt của vật liệu xuất hiện áp lực hơi hoặc khí

Công thức Đacxi-Furie:

a

P t S K

V  th 

Trong đó:

S - Diện tích tường vuông góc dòng hấm;

a - Chiều dày của tường;

t : Thời gian thấm;

P : Độ chênh lệch áp lực hai bên tường;

V : Lượng khí thấm qua tường;

1.3.2.7 Biến dạng ẩm

Khái niệm: Các loại vật liệu rỗng hữu cơ hoặc vô cơ (gỗ hay bê tông) khi thay đổi độ ẩm thì thể tích của chúng cũng thay đổi theo: bị co khi sấy khô và trương nở khi hút nước Liên quan đến nước hoá lý Đối với một số loại vật liệu dạng sợi, thớ… thì biến dạng ẩm là dị hướng (ngang thớ, dọc thớ)

1.4 Những tính chất liên quan đến nhiệt.

1.4.1 Tính chất dẫn nhiệt.

Khái niệm: Tính chất dẫn nhiệt của vật liệu là tính chất để cho nhiệt truyền từ phía có nhiệt độ cao sang phía có nhiệt độ thấp

Nhiệt lượng truyền qua tấm vật liệu được xác dịnh theo công thức:





a

t t F

(1-15) Trong đó:

F - Diện tích bề mặt của tấm vật liệu, m2;

a - Chiều dày của tấm vật liêu, m;

t1,t2 - Nhiệt độ ở hai bề mặt của tấm vật liệu, C;

 - Thời gian nhiệt truyền qua, h;

 - Hệ số dẫn nhiệt, kcal/m C h;

Khi F = 1m2, a = 1m, t1 - t2 = 1C,  = 1h thì  = Q

Vậy hệ số dẫn nhiệt trong là nhiệt lượng truyền qua một bức tường dày 1m có diện tích 1m2 trong một giờ khi chênh lệch nhiệt độ giữa hai mặt đối diện là 1C

Khi độ rỗng cao, lỗ rỗng kín và cách nhau thì hệ số dẫn nhiệt thấp, khả năng cách nhiệt của vật liệu kém đi

1.4.2 Nhiệt dung và nhiệt dung riêng.

Khái niệm Nhiệt dung là nhiệt lượng mà vật liệu thu vào khi được đun nóng Nhiệt lượng thu vào được xác định theo công thức:

Trong đó:

G - Khối lượng của vật liệu, kg;

t1,t2 - Nhiệt độ của vật liệu trước va sau khi đun, C;

C - Hệ số thu nhiệt ( gọi là nhiệt dung riêng hay tỷ nhiệt), kcal/kg C

Khi G = 1kg, t1 - t2 = 1C thì C = Q Vậy hệ số thu nhiệt (nhiệt dung riêng) là nhiệt lượng cần thiết

để đun nóng 1 kg vật liệu lên 1C

1.5 Tính chất cơ học.

1.5.1 Tính biến dạng của vật liệu.

Khái niệm: Tính biến dạng của vật liệu là tính chất của nó có thể thay đổi hình dáng, kích thước dưới sự tác dụng của tải trọng bên ngoài

- Biến dạng đàn hồi: là phần biến dạng hoàn toàn mất đi khi thôi tác dụng tải trọng

- Biến dạng dẻo: biến dạng không mất đi khi thôi tác dụng tải trọng

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







E

(1-17)

Trong đó:

 - ứng suất, kg/cm2 ;

 - biến dạng tương đối

Điều kiện của biến dạng đàn hồi: Ngoại lực tác dụng lên vật liệu chưa vượt quá lực tương tác giữa các chất điểm của nó Do đó công của ngoại lực sẽ sinh ra nội năng và khi bỏ ngoại lực nội năng lại sinh công đưa vật liệu trở về vị trí ban đầu

Biến dạng dẻo xảy ra khi tải trọng tác dụng đủ lớn và dài hạn thì ngoài biến dạng đàn hồi còn xuất hiện biến dạng dẻo Nguyên nhân là lực tác dụng đã vượt quá lực tương tác giữa các chất điểm, phá vỡ cấu trúc của vật liệu làm các chất điểm có chuyển dịch tương đối Do đó biến dạng vẫn còn tồn tại khi loại bỏ ngoại lực

Cấu trúc của vật liệu và biến dạng của nó có quan hệ chặt chẽ với nhau Khi lực tác dụng lên vật liệu làm cho kích thước l của nó thay đổi một lượng l thì biến dạng tương đối của nó là:

l

l







(1-18) Biến dạng xảy ra làm cho khoảng cách giữa các phân tử biến đổi

1.5.2 Cường độ của vật liệu.

Khái niệm: Cường độ là khả năng của vật liệu chống lại sự phá hoại của ứng suất xuất hiện trong vật liệu do ngoại lực hoặc do điều kiện môi trường

Kết cấu xây dựng chịu nhiều loại tải trong khác nhau: kéo, nén, uốn, cắt, va chạm… Tương ứng với

nó cũng có nhiều loại cường độ

Cường độ của vật liệu phụ thuộc vào nhiều yếu tố: thành phần cấu trúc, phương pháp thí nghiệm, môi trường, hình dáng kích thước mẫu Do đó, để so sánh khả năng chịu lực của vật liệu người ta thường tiến hành thí nghiệm trong những điều kiện tiêu chuẩn

Dựa vào cường độ của vật liệu (cường độ giới hạn) người ta định ra mác của vật liệu xây dựng Xác định mác của vật liệu giòn dựa chủ yếu vào cường độ chịu nén, còn vật liệu dẻo thì dựa vào cường độ chịu kéo Có hai phương pháp xác định cường độ: Phương pháp phá hoại và phương pháp không phá hoại

- Phương pháp phá hoại: xác định cường độ của vật liệu trên những mẫu tiêu chuẩn Phương pháp này bị ảnh hưởng lớn do hình dạng, kích thước, trạng thái bề mặt của mẫu thí nghiệm Mẫu lập phương kích thước nhỏ có cường độ chịu nén lớn hơn cường độ mẫu có kích thước lớn Cường

độ mẫu lăng trụ nhỏ hơn cường độ mẫu lập phương có cùng tiết diện ngang Lực ma sát giữa mâm nén và bề mặt mẫu sẽ giữ phần mẫu tiếp xúc với mâm nén không nở ngang khi bị phá hoại, tránh được khi lực ma sát nhỏ làm giảm cường độ mẫu

- Phương pháp không phá hoại: Phương pháp này rất tiện lợi cho công việc xác định cường độ của cấu kiện hoạc kết cấu công trình Phương pháp âm học được dùng rộng rãi nhất, cường độ vật liệu gián tiếp được đánh giá qua tốc độ truyền sóng siêu âm qua nó

1.5.3 Độ cứng.

Khái niệm: Độ cứng là tính chất của vật liệu là khả năng chống lại tác dụng đâm xuyên của vật liệu khác cứng hơn nó

Độ cứng của vật liệu khoáng được đánh giá bằng bảng Thang Morh