Bài giảng Vật liệu xây dựng (Construction materials) - Chương 1: Tính chất cơ lý

Nội dung text: Bài giảng Vật liệu xây dựng (Construction materials) - Chương 1: Tính chất cơ lý

1. Cá c tí nh ch ất cơ ly ́ VLXD
   nh hưng ca cu trúc và thành ph n n tính ch t Vt Liu Xây Dng ca vt li u
   Kh i lưng riêng, kh i lưng th tích, kh i lưng th (Construction Materials ) tích ông, rng, hng gi a các ht vt li u ri, thành ph n ht
   Các tính ch t trong môi tr ưng nưc: hút nưc, ̣ ậ ệ Bô môn V t li u Silicat bão hòa nưc, tính th m nưc và bi n dng m. Khoa Công Nghê ̣ Vật Li ệu Đại họ c Bá ch Khoa Tp. Hô ̀ Chı Minh
   Các tính ch t nhi t (bi n dng nhi t, tính dn nhi t, ́ nhi t dung riêng, tính ch ng cháy và ch u la)
   Các tính ch t c (bi n dng, cưng , mài mòn) - nh ch t c 1-2 Hướ ng ti ếp cận Ảnh hưởng cấu trúc
   Gm các dng, s lưng, hình dáng, kích th ưc
   Từ bên ngoài: tu theo công nng khi làm vi c và s phân b các pha tr ng thái rn • Tác ng c hc (tr ng lưng bn thân, gió, ho t ti s dng, sóng, ng t, bng tuy t, ng th n )
   Cu trúc v mô (macrostructure): thô, quan sát ư c bng mt th ưng, gi i hn n 200µm • Tác ng hóa hc (xâm th c ca môi tr ưng axit, nưc 5 bi n, sinh vt bi n, nưc mưa )
   Cu trúc vi mô (microstructure): kính hi n vi x10 • Các tác dng khác (áp su t hi, nhi t, phóng x)
   Từ bên trong : • Các liên kt (ion, phân t, cng hoá tr ) • Hàm lưng các thành ph n khoáng, thành ph n pha • S sp xp cu trúc - nh ch t c 1-3 - nh ch t c 1-4 1
2. Kh ối lượ ng thê ̉ tı ch́ (g/cm3, t/m3) Kh ối lượ ng thê ̉ tı ch́ (g/cm3, t/m3)
   Kh i lưng th tích là kh i lưng (m) ca mt n
   Kh i lưng th tích ca mt s lo i vt li u xây dng v th tích ca vt li u tr ng thái t nhiên bao gm c l rng (V0) Vt li u (kg/m 3) Vt li u (kg/m 3) - ; khi l ư ng t nhiên c a v t li u m Thép 7850 Gch t sét 1600 – 1900 γ 0 = - V0; th tích ca vt li u bao gm Xi mng 1150 – 1400 Bê tông th ưng 1800 – 2500 c l rng (t nhiên) V 0 Cát 1400 -1650 Bê tông nh <1800
   i vi vt li u n n c KLTT KLR á (si) 1400 – 1700 á hoa cư ng 2500 - 2700
   Ph ư ng pháp xác nh; Si khoáng 200 - 300 • Cân và o vi vt li u có kích th ưc hình hc rõ ràng.
   Ý ngh a c a kh i l ưng th tích • Bc mu bng parafin, cân trong ch t lng tìm th tích ch t • D án ưc bn c h c c a v t li u. lng di ch . Áp dng cho mu có hình dáng bt k. • ánh giáưc kh ách nhi t, m, rng, c • Dùng dng c có dung tích xác nh i vi vt li u dng S dng trong tính toán các k t c u, nh n nh, v n chuy n ri rc. • - nh ch t c 1-9 - nh ch t c 1-10 Kh ối lượ ng thê ̉ tı ch́ đổ đống Độ rỗng
   p ng vi c vt li u ri nh ư cát, á, xim ng
   rng ca vt li u là t l ph n tr m th tích pha là kh i lưng (m) ca mt n v th tích ca các không ph i là rn (khí, l ng) / th tích t nhiên c a ht vt li u ng bao gm rng ca các ht kh i v t li u. Th ư ng nh bng và rng gi a các ht (Vx). V r = r ( r < 1 ) V m - ; khi l ư ng t nhiên v t li u 0 γ = γ 0 X V - Vx: th tích ca vt li u bao gm r = 1 − X c l tr ng c c h t γ a
   ư ư Th ng c xác nh tr ng thái t nhiên hay
   Mt s ph ư ng pháp xác nh rng: o tr c ti p, lèn ch t. ng ng trong nh n vn chuy n, kho bay hi nưc, hp th khí, quang hc p nh, xâm nh p th y ngân - nh ch t c 1-11 - nh ch t c 1-12 3
3. Độ hu ́ t nướ c bã o hò a Độ hu ́ t nướ c bã o hò a
   Là hút nưc ti a ca vt li u trong mt iu
   Ph ư ng pháp 1: ki n thí nghi m nh t nh ( 20mmHg ho c un • Sy khô mu thí nghi m, cân m. sôi). ư c nh gia bng h s bão hòa nưc Cbh • un trong nưc sôi, ngu i. H v V n C bh = , C bh = • Cân m1, tính tóan theo công th c hút nưc trên. r V r
   hay ti sô % th tích nưc ch a trong vt li u
   Ph ư ng pháp 2: tr ng thái bão hòa vi th tích rng ca vt li u • Ngâm mu trong bình nưc có np y kín. max H áp su t xu ng 20mmHg, rút chân không.
   Cbh = 1. Khi Cbh tng lưng nưc vào l rng • ca vt li u càng nhi u. Vt li u càng bão hòa • Gi áp su t này n khi không còn bt khí thoát ra na. nưc, KLTT, th tích, h s truy n nhi t càng tng • ư a v áp su t bình th ưng 760mmHg. nh ưng cưng s gi m nh. • Gi sau 2 gi , vt mu, cân và tính kt qa. - nh ch t c 1-17 - nh ch t c 1-18 Hê ̣ sô ́ mềm Độ ẩm tự nhiên
   tr ng thái bão hòa nưc, bn ca VL gi m.
   m là t l ph n tr m lưng nưc có th t nm ánh giá ch t lưng ca vt li u trong môi trong vt li u. m ph thu c vào môi tr ưng khô tr ưng nưc ng ưi ta dùng h s mm. m xung quanh m − m m − m
   H s mm K : là h s gi m cưng ca vt • ô m tư ng i 2 2 m Wrh = Wah = li u khi bão hòa nưc. • ô m tuy t i m m2 Trong ó:
   m thay i theo môi tr ưng, khi m tng RMBH K = -RMBH : Cưng mu tr ng thái bão hòa hay gi m làm cho th tích vt li u tng và gi m m R K -RK: Cưng mu khô theo, gây hi n tưng co n th tích, sinh ra ni ng su t phá hy cu trúc ca vt li u. • K 0,75: Vt li u bn nưc ( p, nh). m
   Phu thu c vt li u, ph ư ng bi n ng. Ví d: G có • Km < 0,75: Vt li u kém bn nưc, không nên s dng n dc th 1% và n ngang th 3-10%. trong iu ki n tác dng ca nưc (t sét không nung) - nh ch t c 1-19 - nh ch t c 1-20 5
4. Nhi ệt dung, nhi ệt dung riêng
   Nhi t dung a mt kh i vt li u G hp thu ê tng nhi t ô tư t1 n 2 l : Q = C.G.(t2-t1) (kCal)
   S ph thu c ca nhi t dung riêng ca vt li u ph thu c vào m: C0+ , 01WC C = n W 10+ , 01W
   Xác nh giá tr nhi t dung riêng c a v t li u: Cp(kJkg -1K-1) vs. T(°C) • Bng các phân tích DSC, DTA, • Bng tính toán khi bi t các thành ph n h n h p. m1C1 + m2C 2 + + m C C = n n Bê -tông c t li u á calcite (EC) m1 + m2 + + mn - nh ch t c 1-25 - nh ch t c 1-26 Tí nh ch ống chá y, chị u lửa Chuy ển hoá thành ph ần
   Tính ch ng cháy là kh nng ca vt li u ch u
   30 – 105 0C: bay hi m. ưc tác dng ca ng n la trong mt kho ng
   110 – 170 0C: s phân hu ca th i gian nh t nh. th ch cao (quá trình thu nhi t)
   180 – 300 0C: s mt nưc do
   Phân lo i: phân hu CSH và CAH • Vt li u không cháy : là vt li u không cháy dưi ng n
   450 – 550 0C: mt nưc ca la nhi t cao nh ưng có th b phá hy ho c b canxi hydroxit. 0 bi n dng nhi t >600 C.
   700 – 900 0C: phân hu ca • Vt li u khó cháy: là vt li u b cháy dưi tác dng ca canxi cacbonat ca xi-mng và ng n la hay nhi t cao nh ưng khi ng ng tác nhân mt s lo i ct li u giàu calcite. gây cháy thì vt li u cng ng ng cháy.
   Trên 1000 0C: phá ho i cu trúc. Mt s thành ph n bt • Vt li u d cháy: là vt li u có th bùng cháy dưi tác u có hi n tưng chuy n pha dng ca nhi t cao. lng. Ngu ồn : A.M.Neville, Properties of Concrete, Longman Scientific & Technical - nh ch t c 1-27 - nh ch t c 1-28 7
5. Tí nh bi ến dạ ng dẻ o
   Là bi n dng không ph c hi ca kh i vt li u dưi tác dng ca ngo i lc.
   Bi n dng do xu t hi n khi ngo i lc tác dng ln hn lc liên kt gi a các ch t im. Lúc này ngo i lc sinh ra không bi n ht thành ni nng và ng th i gây lc phá ho i mi liên kt gi a các ch t im trong cu trúc vt li u, làm cho bi n dng
   Tính bi n dng ca vt li u ph thu c vào không th tri t tiêu,
   Thành ph n và cu trúc ca vt li u th hi n
   Hi n tưng bi n dng tr ưc khi pha i, phân bi t modul àn hi E vt li u thu c lo i do: p t carbon. •
   Nhi t . • hay vt li u dòn: bê-tông, gang.
   Tc tng p lc - nh ch t c 1-33 - nh ch t c 1-34 Tí nh bi ến dạ ng khá c Cườ ng độ chiu ̣ lực
   Hi n tưng t bi n là hi n tưng bi n dng tng
   Cưng là kh nng ch u lc ca vt li u ch ng dn theo th i gian khi ngo i lc không i tác dng li s phá ho i khi có tác dng ca ngo i lc (nh ư lâu dài lên vt li u rn. nhi t cao vt li u có ti tr ng, nhi t , gió, thay i th i ti t, ). hi n tưng t bi n rt rõ rt.
   Cưng ca vt li u ph thu c vào thành ph n
   Hi n tưng chùng ng su t hay n hi m cu to, ng nh t ca cu trúc, lo i vt li u, dưi tác dng ca ngo i lc, gi cho bi n dng
   Cưng ca vt li u ưc bi u th bng cưng không i và ng su t àn hi vt li u gi m dn ch u nén gi i hn Rn, ch u un Ru, ch u kéo Rk, theo th i gian. sc ch u ct Rc, ca vt li u.
   nh hư ng tr c ti p n nh bn sưng.
   Nh ng giá tr này tư ng ng vi ng su t khi mu b phá ho i, tc ng io vt nt bt u xu t hi n. - nh ch t c 1-35 - nh ch t c 1-36 9
6. Độ ma ̀ i mò n Độ hao mòn
   hao mòn là kh nng ca vt li u ch u tác dng
   mài mòn là kh nng ca vt li u ch u tác dng ca lc ma sát. Hi n tưng này th ưng gp mt ng th i ca 2 lc mài mòn và va ch m. hao ưng, mt cu, ưng ray. mòn xác nh bng máy quay hình tr ng Devan. -G , G : kh i l ưng m u tr ư c, sau.
   Xác nh mài mòn bng kh i lưng vt li u mt 1 2 -H : hao m n % i trên mt n v di n tích trong mt n v th i m gian.
   i vi hao mòn a á ư c qui nh: m − m 1 • Hm = 4% : á ch ng hao mòn rt kh e. M m = F • Hm = 4-6% : á ch ng hao mòn kh e. • Hm = 6-10% : á ch ng hao mòn trung bình.
   mài mòn ph thu c vào cng, • Hm = 10-15%: á ch ng hao mòn yu. cưng và cu trúc ca vt li u • Hm > 15% : á ch ng hao mòn rt yu. - nh ch t c 1-41 - nh ch t c 1-42 11