Vật liệu xây dựng - Chương 1: Tính chất cơ lý của VLXD

NỘI DUNG MÔN HỌCCHƯƠNG 1: TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA VLXDCHƯƠNG 2: VẬT LIỆU ĐÁ THIÊN NHIÊNCHƯƠNG 3: VẬT LIỆU GỐM XÂY DỰNGCHƯƠNG 4: CHẤT KẾT DÍNH VÔ CƠCHƯƠNG 5: BÊ TÔNG DÙNG CHẤT KẾT DÍNH VÔ CƠCHƯƠNG 6: VỮA XÂY DỰNGCHƯƠNG 7: CHẤT KẾT DÍNH HỮU CƠCHƯƠNG 8: VẬT LIỆU GỖA. TÍNH CHẤT VẬT LÝB. TÍNH CHẤT CƠ HỌCCHƯƠNG 1: TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA VLXDA. TÍNH CHẤT VẬT LÝTÍNH CHẤT VẬTLÝ132NHÓM CÁC TÍNH CHẤT LIÊN QUAN ĐẾN CẤU TẠO BẢN THÂN VẬT LIỆUNHÓM CÁC TÍNH CHẤT LIÊN QUAN ĐẾN NHIỆTNHÓM CÁC TÍNH CHẤT LIÊN QUAN ĐẾN NƯỚCA. TÍNH CHẤT VẬT LÝĐỘ RỖNG VÀ ĐỘ ĐẶCNHÓM TÍNH CHẤT LIÊN QUAN ĐẾN CẤU TẠO BẢN THÂN VẬT LIỆUKHỐI LƯỢNG THỂ TÍCHKHỐI LƯỢNG RIÊNGĐỘ MỊN1. KHỐI LƯỢNG RIÊNG2. KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCHĐịnh nghĩaKhoái löôïng (khoâ) cuûa moät ñôn vò theå tích VL ôû traïng thaùi hoaøn toaøn ñaëcKhoái löôïng khoâ cuûa moät ñôn vò theå tích VL ôû traïng thaùi töï nhieân (kể cả lỗ rỗng)Công thứcI. TÍNH CHẤT LIÊN QUAN ĐẾN CẤU TRÚC VẬT LIỆU Gk: KL mẫu VL đem TN ở trạng thái hoàn toàn khôVa: thể tích đặc tuyệt đối của mẫu VL đem TNVo: thể tích mẫu VL đem TN ở trạng thái tự nhiênVr: thể tích các lỗ rỗng trong mẫu VL đem TNVaVrVI. TÍNH CHẤT LIÊN QUAN ĐẾN CẤU TRÚC VẬT LIỆU KL riêng và KL thể tích của một số VLXD Tên vật liệuKhối lượng riêng (g/cm3)Khối lượng thể tích (g/cm3)Nước ở 277oK1,01,0Đá vôi2,51,8 – 2,4Đá granit2,7 – 2,82,5 – 2,7Gỗ 1,52 – 1,580,4 – 1,28Gạch đất sét nung2,65 – 2,71,5 – 1,8Cát thạch anh2,651,4 – 1,65Bê tông thường2,61,8 – 2,4Thép xây dựng7,8 – 7,857,8 – 7,85VaVaVrI. TÍNH CHẤT LIÊN QUAN ĐẾN CẤU TRÚC VẬT LIỆU Cách xác định khối lượng riêng: Xác định G: Sấy khô mẫu VL đến KL không đổi (105o ± 5oC)  dùng cân kỹ thuật để xác định (± 0.1g) Tủ sấyCân kỹ thuậtChất lỏngMẫu không có dạng hình hình học xác định VaI. TÍNH CHẤT LIÊN QUAN ĐẾN CẤU TRÚC VẬT LIỆU Cách xác định khối lượng riêng:Xaùc ñònh Va:Có hình dạng hình họcVật liệu không hoàn toàn đặc(có cấu trúc rỗng)Bình tỷ trọngVa = TT chất lỏng dângNghiền mẫuBột vật liệuI. TÍNH CHẤT LIÊN QUAN ĐẾN CẤU TRÚC VẬT LIỆU Dầu: xi măngNước: cátI. TÍNH CHẤT LIÊN QUAN ĐẾN CẤU TRÚC VẬT LIỆU Cách xác định khối lượng thể tích:VL có hình dáng hình học rõ ràng: cân Gk và đo VoI. TÍNH CHẤT LIÊN QUAN ĐẾN CẤU TRÚC VẬT LIỆU Cách xác định khối lượng thể tích:VL có hình dáng bất kỳ (tấm lợp, gạch đất sét nung 4 lỗ, ): PP VL chiếm chỗ chất lỏng: bọc parafin hoặc ngâm mẫu bão hòa nướcG1: KL VL có bọc parafin cân trong không khíG2: KL VL có bọc parafin cân trong nướcG: KL VL không bọc parafin cân trong không khígn, gp: KL riêng của nước và parafin I. TÍNH CHẤT LIÊN QUAN ĐẾN CẤU TRÚC VẬT LIỆU Ngâm bão hòa cân trong nước I. TÍNH CHẤT LIÊN QUAN ĐẾN CẤU TRÚC VẬT LIỆU Ngâm bão hòa cân trong nước Dùng cho các loại đá dăm không gia công thành kích thước hình học rõ ràng Lựa chọn đá dăm, rửa sạch, sấy khô, cân KLNgâm mẫu bão hòa, cân KL trong không khí & cân trong nước Bọc sáp cân trong nước Như phương pháp ngâm bão hòa cân trong nướcDùng khi đá dăm nhiều lỗ rỗngLựa chọn đá dăm, rửa sạch, sấy khô, cân khối lượngĐun parafin (sáp) nóng chảy, nhúng đá dăm vào để sáp bọc kín, lấy ra cân KLCân KL mẫu bọc sáp trong không khí & cân trong nước I. TÍNH CHẤT LIÊN QUAN ĐẾN CẤU TRÚC VẬT LIỆU Cách xác định khối lượng thể tích:VL rời rạc, đặc (XM, cát): dùng PP đổ đống Kích thước hạt lớn nhất của cốt liệu (mm)Thể tích thùng đong (l)Không lớn hơn 102Không lớn hơn 205Không lớn hơn 4010Lớn hơn 4020- Xi măng, dùng thùng đong 1 lít- Cốt liệu nhỏ, dùng thùng đong 1 lít- Cốt liệu lớn:I. TÍNH CHẤT LIÊN QUAN ĐẾN CẤU TRÚC VẬT LIỆU Boä duïng cuï xaùc ñịnh khối lượng thể tích mẫu vật liệu daïng rôøi raïcPheãu chöùa ximaêngThuøng ñongCöûa quayI. TÍNH CHẤT LIÊN QUAN ĐẾN CẤU TRÚC VẬT LIỆU Khối lượng riêngPhụ thuộc thành phần cấu tạo và cấu trúc vi môBiến động trong phạm vi nhỏDùng tính toán cấp phối vật liệu hỗn hợp và một số chỉ tiêu vật lý khác VL hỗn hợp: KLR lấy bằng KLR trung bìnhKhối lượng thể tíchPhụ thuộc kết cấu nội bộ bản thân vật liệu, kích thước hạt và sự sắp xếp giữa các hạtBiến động trong phạm vi lớnDùng đánh giá sơ bộ một số tính chất của vật liệuDự trù được phương tiện vận chuyển vật liệu, kho bãi hay tính cấp phốiI. TÍNH CHẤT LIÊN QUAN ĐẾN CẤU TRÚC VẬT LIỆU 3. ÑOÄ ÑAËC4. ÑOÄ ROÃNGĐịnh nghĩaTyû soá giöõa theå tích ñaëc vaø theå tích ôû traïng thaùi töï nhieânTyû soá giöõa theå tích roãng vaø theå tích ôû traïng thaùi töï nhieânCông thứcYÙ nghóad 1, vì oad lôùn  ñaëc chaécr lôùn  VL nheï, coù tính caùch aâm caùch nhieät toát, keùm ñaëc chaéc, cöôøng ñoä khoâng caoVD: đá granit d=(99.5  99.8)%; VL xốp d=(0.20  0.30) %I. TÍNH CHẤT LIÊN QUAN ĐẾN CẤU TRÚC VẬT LIỆU 5. ĐỘ MỊN Độ lớn của VL rời đánh giá kích thước hạt của VL Quyết định khả năng tương tác của VL với môi trường Ảnh hưởng đến độ rỗng giữa các hạt Xác định: Sàng: % lọt qua sàng Tỷ diện tích bề mặt: cm2/g Khả năng lắng đọngHỆ SỐ MỀM HÓAĐỘ BÃO HOÀ NƯỚCNHÓM TÍNH CHẤT LIÊN QUAN ĐẾN NƯỚCĐỘ ẨM – ĐỘ HÚT NƯỚCTÍNH THẤM NƯỚCA. TÍNH CHẤT VẬT LÝII. TÍNH CHẤT LIÊN QUAN ĐẾN NƯỚC 1. ÑOÄ HUÙT NÖÔÙC2. ÑOÄ BAÕO HOØA NÖÔÙCĐịnh nghĩaKhaû naêng huùt và giữ nöôùc cuûa VL trong moät thôøi gian nhaát ñònh döôùi aùp suaát bình thöôøngKhaû naêng huùt nöôùc toái ña cuûa VL ôû aùp suaát 20mmHg / ñun soâi maãuCông thứcTheo khoái löôïngTheo thể tíchGn: KL mẫu TN ngâm trong nước trong một thời gian nhất định dưới áp suất bình thường; G: KL mẫu đã được sấy; Vn: thể tích nước ngấm vào mẫu VLII. TÍNH CHẤT LIÊN QUAN ĐẾN NƯỚC 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% Ý nghĩa: Độ hút nước phụ thuộc độ rỗng r và tính chất lỗ rỗng của VL  dùng Hp và Hv để đánh giá độ rỗng r, cường độ R, hệ số dẫn nhiệt , khối lượng thể tích o TỔNG HỢPII. TÍNH CHẤT LIÊN QUAN ĐẾN NƯỚCDựa vào mức độ liên kết:Nước hóa học: tham gia và liên kết bền với VL, bay hơi ở nhiệt độ trên 500oCNước hóa lý: lk khá bền với VL bằng lực hút phân tử Vandecvan hoặc lực tĩnh điện bề mặt (nước màng), chỉ thay đổi dưới sự tác dụng của điều kiện MT (nhiệt độ, độ ẩm)Nước cơ học: xâm thực vào VL do tác dụng của mao dẫn (nước mao quản) hay lực trọng trường (nước tự do), thay đổi ngay trong điều kiện thườngII. TÍNH CHẤT LIÊN QUAN ĐẾN NƯỚC3. HEÄ SOÁ MEÀM HOÙA Tyû soá giöõa cöôøng ñoä cuûa maãu VL ôû traïng thaùi baõo hoøa nöôùc vôùi cöôøng ñoä cuûa maãu ñaõ ñöôïc saáy Kmh = 1: theùp, thuûy tinh Kmh 0.85: VL laøm vieäc trong nöôùc thöôøng xuyeân Kmh > 0.75: VL tieáp xuùc vôùi nöôùc Kmh > 0.75: VL kém bền nước II. TÍNH CHẤT LIÊN QUAN ĐẾN NƯỚC4. HEÄ SOÁ THAÁM Khaû naêng thaám nöôùc töø nôi coù aùp löïc cao ñeán nôi coù aùp löïc thaáp Mức độ thấm phụ thuộc: độ rỗng; bản chất, tính chất VL; áp lực nước lên VLHệ số thấm (cm/sec)Đất sét(1÷6).10-6Cát pha sét(1÷6).10-4Cát hạt nhỏ(1÷6).10-3Cát hạt thô(1÷6).10-2 Đá granite5,35.10-9Đá ximang6.10-11Q: löu löôïng nöôùc thaám qua maãuF: tieát dieän thaám nöôùc cuûa maãut: thôøi gian thaám nöôùc (s)H: chieàu cao coät nöôùc (cm)d: chieàu daøy cuûa maãu TÍNH CHỐNG CHÁY, TÍNH CHỊU NHIỆT NHÓM TÍNH CHẤT LIÊN QUAN ĐẾN NHIỆTNHIỆT DUNG VÀ NHIỆT DUNG RIÊNG TÍNH TRUYỀN NHIỆT A. TÍNH CHẤT VẬT LÝII. TÍNH CHẤT LIÊN QUAN ĐẾN NHIỆT1. TÍNH DAÃN NHIEÄT Khaû naêng nhaän ñöôïc löôïng nhieät töø beân ngoaøi Heä soá daãn nhieät: Nhieät löôïng Q truyeàn qua maãu VL coù chieàu daøy laø a (m) vôùi tieát dieän laø F (m2) trong thôøi gian t (h) vôùi ñoä cheânh leäch nhieät ñoä ôû hai beà maët song song laø t1, t2 2. NHIEÄT DUNG3. NHIEÄT DUNG RIEÂNGĐịnh nghĩaNhieät löôïng maø maãu VL thu vaøoLaø nhieät löôïng (kcal) caàn thieát ñeå ñun noùng 1kg maãu TN leân 1oCCông thứcII. TÍNH CHẤT LIÊN QUAN ĐẾN NHIỆT G: khoái löôïng maãu VL; t2 - t1 : ñoä cheânh nhieät ñoäÔÛ ñoä aåm WVaät lieäu hoãn hôïpB. TÍNH CHẤT CƠ HỌC I. TÍNH BIEÁN HÌNH 1. BIEÁN DAÏNG ÑAØN HOÀI 2. BIEÁN DAÏNG DEÛO 3. TÖØ BIEÁN 4. CHUØNG ÖÙNG SUAÁT II. CÖÔØNG ÑOÄ 1. CÖÔØNG ÑOÄ CHÒU NEÙN, KEÙO 2. CÖÔØNG ÑOÄ CHÒU UOÁN 3. ÑOÄ CÖÙNG 4. ÑOÄ MAØI MOØN 5. ÑOÄ CHOÁNG VA CHAÏM 6. ÑOÄ HAO MOØN 7. HEÄ SOÁ PHAÅM CHAÁTI. TÍNH BIẾN HÌNH 1. BIEÁN DAÏNG ÑAØN HOÀI Bieán daïng trieät tieâu khi khoâng coøn ngoaïi taùc duïng2. BIEÁN DAÏNG DEÛO Phaàn bieán daïng coøn toàn taïi sau khi ngoaïi löïc trieät tieâu Hiện tượng: ngoaïi löïc taùc duïng  kích thöôùc, hình daùng của VL thay ñoåiNguyên nhân: phaàn töû beân trong VL dòch chuyeån töông ñoái vôùi nhau khoâng ôû vò trí caân baèngI. TÍNH BIẾN HÌNH3. TÖØ BIEÁN Hieän töôïng: ngoaïi löïc taùc duïng khoâng ñoåi nhöng bieán daïng laïi taêng theo thôøi gian Nguyên nhân: do caáu truùc beân trong VL khoâng ñoàng nhaát ÔÛ nhieät ñoä cao VL coù hieän töông töø bieán raát roõ4. CHUØNG ÖÙNG SUAÁT Hieän töôïng: giữ cho bieán daïng khoâng ñoåi nhöng öùng suaát ñaøn hoài giaûm daàn theo thôøi gian Nguyeân nhaân: moät boä phaän VL coù bieán daïng ñaøn hoài daàn daàn chuyeån sang bieán daïng deûo II. CƯỜNG ĐỘ Khaû naêng chòu taùc duïng leân noù, neáu vöôït quaù seõ bò phaù hoaïi1. CÖÔØNG ÑOÄ CHÒU NEÙN, CHÒU KEÙO Pmax: taûi troïng phaù hoaïi maãu F: tieát dieän chòu löïc k: heä soá phuï thuoäc hình daùng vaø kích thöôùc cuûa maãu so vôùi maãu chuaån Phöông phaùp xaùc ñònh: - Phaù hoaïi maãu: neùn, keùo gaãy - Khoâng phaù hoaïi maãu: soùng, maùy sieâu aâm II. CƯỜNG ĐỘ Máy nén vật liệuTesting Compressive StrengthPhöông phaùp Phaù hoaïi maãuII. CƯỜNG ĐỘ Súng bật nẩyPhöông phaùp Khoâng phaù hoaïi maãuII. CƯỜNG ĐỘ Siêu âm BTPhöông phaùp Khoâng phaù hoaïi maãuCọc barretteCọc nhồi F15002100Cọc nhồi F10001400Cọc nhồi D 15%raát keùmII. CƯỜNG ĐỘ7. HEÄ SOÁ PHAÅM CHAÁT Tyû soá giöõa cöôøng ñoä cuûa VL vaø KL theå tích cuûa VL ôû traïng thaùi khoâ (khoâng coù yù nghóa vaät lyù duøng ñeå ñaùnh giaù VL) R: cöôøng ñoä giôùi haïn cuûa vaät lieäu, kG/cm2 o: khoái löôïng theå tích cuûa vaät lieäu, kg/m3 Gaïch: Kpc = 0,029; Beâtoâng(15MPa): Kpc = 0,06 Theùp CT3: Kpc = 0,51; Goã xoan: Kpc = 0,78. HEÄ SOÁ AN TOAØN Heä soá an toaøn k laø tæ soá giöõa cöôøng ñoä giôùi haïn thöïc vaø cöôøng ñoä toái ña cho pheùp cuûa vaät lieäu R: cöôøng ñoä giôùi haïn thöïc [R]: cöôøng ñoä toái ña cho pheùp