Bài giảng Vật liệu xây dựng - Chương 1: Các tính chất cơ lý chủ yếu của vật liệu xây dựng

- Ñoä aåm laø tæ soáä tính baèng phaàn traêm löôïng nöôùc coù thaät chöùa trong vaät lieäu vaø khoái löôïng vaät lieäu ôû traïng thaùi khoâ - Ñoä aåm phuï thuoäc vaøo moâi tröôøng khoâ a[r]

CHƯƠNG 1

CÁC TÍNH CHẤT CƠ-LÝ

CHỦ YẾU CỦA

1 CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ :

1.1 Khối lượng riêng -  a (g/cm3) :

1.1.1 Khái niệm :

- Khối lượng riêng (γa) là khối lượng của một đơn vị thể tích vật liệu ở trạng thái hoàn toàn đặc

1.1.2 Công thức :

(g/cm3, kg/m3, T/m3)

G : khối lượng mẫu thí nghiệm ở trạng thái hoàn toàn khô (g)

Va : thể tích đặc tuyệt đối của mẫu thí nghiệm (cm3)

a

a

G V

 

 Vật liệu đặc hoàn toàn, có kích thước hình học rõ ràng như thép, kính : dùng cân kỹ thuật, thước đo,… để xác định.

 Vật liệu đặc hoàn toàn nhưng không có kích

thước hình học rõ ràng : dùng ống

đong có chia tỉ lệ về thể tích để xác định,

hoặc sử dụng phương pháp cân trong nước.

 Vật liệu hoàn toàn dặc,rời rạc như xi măng,

cát : dùng bình tỉ trọng (bình Le Chatelier)

để xác định.

1.1.4 Ý nghĩa :

C 188 or AASHTO T 133)

4

Khối lượng riêng của một số vật liệu

-Đá thiên nhiên 2,2 – 3,3 g/cm 3

-Vật liệu hữu cơ 0,8 – 1,6 g/cm 3

-Gang, thép 7,25 – 8,25 g/cm 3

-Gạch đất sét nung 2,60 – 2,65 g/cm 3

-Betong nặng 2,10 – 2,60 g/cm 3

1.2 Khối lượng thể tích -  o (g/cm 3 ) :

1.2.1 Khái niệm :

- Khối lượng thể tích (γo) là khối lượng của một đơn vị thể tích vật liệu ở trạng thái tự nhiên

1.2.2 Công thức :

(g/cm3, kg/m3, T/m3)

G : khối lượng mẫu thí nghiệm ở trạng thái hoàn toàn khô (g)

Vo: thể tích mẫu thí nghiệm ở trạng thái tự nhiên (cm3)

o

o

G V

1.2.3 Phương pháp xác định :

 Vật liệu có kích thước hình học rõ ràng : dùng cân, thước xác định khối lượng và khối lượng thể tích

 Mẫu vật liệu có hình dáng bất kỳ : dùng parafin bọc mẫu thử trước, cân mẫu đã bọc paraffine trong chất lỏng, tìm thể tích chất lỏng dời chỗ để xác định thể tích mẫu thử

 Vật liệu rời rạc : dùng dụng cụ có dung tích biết trước xác định theo tiêu chuẩn hiện hành

Vị trí đo để xác định khối

lượng thể tích mẫu vật liệu có

kích thước hình học xác định Bộ dụng cụ xác định khối

lượng thể tích mẫu vật liệu

dạng rời rạc

Phễu chứa ximăng

Cửa quay Giá đỡ

Thùng đong

Khối lượng thể tích của một số vật liệu

-Đá sỏi 1400 – 1700 kg/m 3

-Gỗ thông 400 – 700 kg/m 3

-Gạch đất sét nung 1600 – 1900 kg/m 3

-Betong 2000 – 2400kg/m 3

-Đá vôi 1800 – 2400 kg/m 3

1.2.4 Ý nghĩa :

Vật liệu càng ẩm, o càng cao

Biết o có thể dự đoán cường độ, khả năng dẫn nhiệt của vật liệu

Tính độ đặc, độ rỗng của vật liệu, trọng lượng cấu kiện Chọn phương tiện vận chuyển

Tính cấp phối be âtông

o a

ow : khối lượng thể tích ở trạng thái ẩm của vật liệu được xác định theo công thức:

W ow

G G(1 V

W) V



  

1.3.1 Khái niệm :

- Độ đặc của vật liệu là tỉ số giữa thể tích phần đặc vớiø thể tích tự nhiên của vật liệu đó

1.3.2 Công thức :

Va : thể tích phần đặc mẫu thí

Vo : thể tích mẫu thí nghiệm

ở trạng thái tự nhiên(cm3)

a o

o a

V V



 



1.4.1 Khái niệm :

- Độ rỗng của vật liệu là tỉ số giữa thể tích phần rỗng và thể tích tự nhiên của vật liệu đó

1.4.2 Công thức :

Vr : thể tích phần rỗng của vật liệu (ml)

Vo : thể tích tự nhiên của vật liệu(ml)

1.4.3 Ý nghĩa:

- Vật liệu có độ rỗng nhỏ sẽ có cường độ cao, chống thấm tốt

- Vật liệu có độ rỗng lớn sẽ có tính cách nhiệt tốt

o r

o a

V

V



 (%)

1.5.1 Độ hút nước – H p , H v (%):

1.5.1.1 Khái niệm :

Độ hút nước là khả năng hút và giữ nước của vật liệu dưới áp suất bình thường trong 1 thời gian nhất định.

1.5.1.2 Công thức :

Độ hút nước của vật liệu có thể biểu diễn theo khối lượng (Hp, %) hay thể tích (Hv, %)

Gn : khối lượng mẫu đã ngâm nước trong 1 thời gian nhất định(g) G: khối lượng mẫu đã sấy khô (g)

n p

n

G









- Liên hệ giữa Hp và Hv :

- Hv luôn luôn < 100% ; Hp có thể > 100% đối với vật liệu rất rỗng và rất nhẹ

Vd : Gạch đất sét : Hp = (818) %

Đá granite : Hp = (0.020.7) % Bêtông nặng : Hp = (24) %

Vật liệu cách nhiệt rỗng : Hp  100 %

1.5.1.3 Ý nghĩa :

- Độ hút nước phụ thuộc độ rỗng r và tính chất lỗ rỗng của vật liệu Vì vậy có thể dùng Hp và Hv để đánh giá độ rỗng r, cường độ R, hệ số dẫn nhiệt , khối lượng thể tích o

o v o p o

1.5.2.1 Khái niệm :

- Độ bão hòa nước là khả năng hút nước tối đa của vật liệu

ở áp suất 20 mmHg, hoặc trong 1 thời gian vô hạn định

- Hệ số bão hòa nước Cbh(%) là tỉ số tính bằng % giữa thể tích nước ở trạng thái bão hòa với thể tích phần rỗng của vật liệu

1.5.2.2 Công thức :

Với : H : độ hút nước theo thể tích

v

bh

H



Phương pháp 1 :

- Sấy khô hoàn toàn mẫu thí nghiệm, cân để xác định Gk

- Đun mẫu thí nghiệm trong nước sôi khoảng 4h, để nguội

- Cân xác định khối lượng G1, tính toán theo công thức độ hút nước

Phương pháp 2 :

- Ngâm mẫu trong bình nước có nắp đậy kín

- Hạ áp suất xuống 20 mmHg bằng cách hút chân không

- Giữ ở áp suất này đến khi không còn bọt khí thoát ra nữa

- Đưa về áp suất bình thường

- Giữ sau 2 giờ, vớt mẫu, cân xác định khối lượng G1 và tính kết quả

1.5.3 Hệ số mềm - K m :

1.5.3.1 Khái niệm :

- Hệ số mềm là tỉ số giữa cường độ của vật liệu đã bão hòa nước với cường độ của mẫu ở trạng thái khô.

1.5.3.2 Công thức :

Rbh : cường độ mẫu thí nghiệm ở trạng thái bão hòa nước(daN/cm 2 )

R : cường độ mẫu thí nghiệm ở trạng thái khô hoàn toàn (daN/cm 2 )

Km  [0;1] : từ vật liệu đất sét không nung đến thép, kính

bh m

R K

R



1.5.4 Độ ẩm – W(%) :

1.5.4.1 Khái niệm :

- Độ ẩm là tỉ sốä tính bằng phần trăm lượng nước có thật chứa trong vật liệu và khối lượng vật liệu ở trạng thái khô

- Độ ẩm phụ thuộc vào môi trường khô ẩm xung quanh.

1.5.4.2 Công thức :

- Độ ẩm tương đối :

- Độ ẩm tuyệt đối :

Gw : khối lượng mẫu TN ở trạng thái ẩm (tự nhiên)

G : khối lượng mẫu TN đã sấy khô hoàn toàn (g)

w w

G





w

G





1.5.5 Độ thấm nước (K t ):

1.5.5.1 Khái niệm:

Độ thấm nước là lưu lượng Q(m3/h) dẫn qua mẫu thí nghiệm có chiều dày d 1m, diện tích tiết

diện bề mặt F 1m2 chịu tác dụng của áp lực thủy

tĩnh (hoặc chiều cao cột nước) H 1m trong thời gian

 1giờ

1.5.5.2 Công thức :

K: hệ số thấm (cm/sec) Q: lượng nước thấm qua (cm3)

t

Q

K

H



Mức độ thấm phụ thuộc vào các yếu tố:

-Độ rỗng.

-Bản chất của vật liệu -Tính chất của vật liệu -Áp lực nước lên vật liệu

Hệ số thấm của một số vật liệu (cm/sec)