Bài giảng Vật liệu xây dựng

BÀI GIẢNG VẬT LIỆU XÂY DỰNG Bé m«n vËt liƯu xây dựng - đại học thủy lợi * Các môn học liên quan Học phần tiên quyt: Hãa häc, vËt lý Häc phÇn häc tríc: Søc bền vật liệu; a chất công trỡnh Học phần song hành: Cơ học vật rắn NI DUNG MễN VT LIU XY DỰNG Lý thuyết Mở đầu Chương I: Tính chất VLXD Chương II: Cốt liệu Chương III: Xi măng phụ gia khống Chương IV: Bê tơng xi măng  Bài tập: Chương I, IV  Thí nghiệm: Chương I, II, IV  CÁCH ĐÁNH GIÁ ĐIỂM QUÁ TRÌNH ĐiĨm qu¸ trình: 30%; điĨm thi: 70% Cách tính im quỏ trỡnh: Chuyên cần: 40 % BTL : 30 % ThÝ nghiƯm: 30 % Tỉng: 100/3  ĐQT * Tài liệu phục vụ môn học Giáo trỡnh Vật liệu xây dựngTrng ại học Thủy lỵi Basic Construction Materials (Vật liệu Xây dựng bản) – Theodore W.Marotta – Giáo trình dịch Mỹ Bµi tập nhỏ; Bài tập lớn (Photo) Các tiêu chuẩn nc (TCVN), nc (ASTM, BS, EN,) có liên quan đến vật liệu (Bn in, đĩa, thông tin mạng Internet) Và tài liệu tham kho khác M U I II III IV V Vai trò VLXD Sơ lược lịch sư ph¸t triĨn cđa VLXD Quy trình thực dự án đầu tư xây dựng Sù cÇn thiết s dng nhiu loi VLXD với yêu cầu chất lng khác Lựa chọn sử dụng VLXD Mở ầU i VAI TRò CủA VậT LIệU XÂY DựNG VLXD úng vai trị chủ yếu, cơng trình khơng thể thiếu VLXD  VLXD định đến chất lượng  VLXD định đến giá thành  VLXD định đến thời gian thi cơng  Thơng thường chi phí cho VLXD chiếm tỷ lệ lớn tổng giá trị xây dựng: 75-80% cơng trình xây dựng dân dụng cơng nghiệp; 70-75% cơng trình giao thơng; 50-55% cơng trình thủy lợi    Vật liệu xây dựng có vai trị quan trọng cần thiết cơng trình xây dựng VLXD định chất lượng, tuổi thọ, mỹ thuật giá thành cơng trình Chất lượng vật liệu ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng công trỡnh Mở ầU Ii lịch sử phát triển ngµnh vlxd Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật nói chung, ngành vật liệu xây dựng phát triển từ thô sơ đến đại, từ giản đơn đến phức tạp, chất lượng vật liệu ngày nâng cao, chủng loại ngày phong phú Từ xưa loài người biết dùng loại vật liệu đơn giản có thiên nhiên đất, rơm rạ, đá, gỗ v.v để xây dựng nhà cửa, cung điện, thành quách, cầu cống Ở nơi xa núi đá, người ta biết dùng gạch mộc, dần sau biết dùng gạch ngói đất sét nung Để gắn viên đá, gạch rời rạc lại với nhau, từ xưa người ta biết dùng số chất kết dính rắn khơng khí vôi, thạch cao Căn nhà thời nguyên thủy dựng để Lăng Huế - Nhà Nguyễn Nhà thờ đá Phát diệm Tháp người Chăm - Ninh Thuận V Xác định thành phần hạt kích thước đá Khái niệm: - Thành phần hạt đá biểu thị tỷ lệ cấp hạt đá - Thành phần hạt tốt phải đảm bảo tỷ lệ cấp hạt phối hợp với cho tổng lỗ rỗng hạt nhỏ - Khi lượng dùng Xi măng không đổi thành phần hạt đá tốt cho cường độ Bê tông cao Dụng cụ thí nghiệm: Tủ sấy; Bộ sàng đá có kích thước đường kính lỗ sàng: 70mm, 40mm, 20mm, 10mm, 5mm; cân kỹ thuật 19 Trình tự thí nghiệm: - Sấy khô đá đến khối lượng không đổi, cân 2kg đá (Lượng đá thí nghiệm thực tế phụ thuộc vào kích thước đá) - Sàng qua chồng sàng có đường kính mắt sàng từ xuống là: 70mm, 40mm, 20mm, 10mm, 5mm - Cân lượng sót sàng - Tính lượng sót riêng biệt lượng sót tích luỹ sàng Gi a i %  100 % ; Ai  a  a  a i G - Xác định Dmax, Dmin - So sánh lượng sót tích lũy tính tốn sàng với lượng sót tích lũy yêu cầu sàng ứng với Dmax, Dmin Bảng Thành phần hạt cốt liệu lớn (TCVN 7570:2006) 20 Thành phần hạt cốt liệu lớn (Theo TCVN 7570:2006) 21 VI Xác định lượng nước tiêu chuẩn xi măng Khái niệm: - Lượng nước tiêu chuẩn lượng nước cần thiết trộn với Xi măng để vữa Xi măng có độ dẻo tiêu chuẩn - Độ dẻo tiêu chuẩn xác định độ cắm kim Vica - Lượng nước tiêu chuẩn biểu thị khối lượng phần trăm so với khối lượng Xi măng Dụng cụ thí nghiệm: Kim Vica, đồng hồ bấm giây, bay, chảo, khâu hình cơn, cân kỹ thuật, ống lường 22 Trình tự thí nghiệm: - Đọc độ cắm sâu kim, kim cách đáy từ – mm lượng nước trộn lượng nước tiêu chuẩn - Cân 500g Xi măng đổ vào chảo - Dùng bay bới thành hốc, đổ nước vào trộn phút - Nếu kim cách đáy 7 (mm) phải làm lại (mn = 25-30% mxm) - Xúc vữa Xi măng đổ lần đầy khâu hình cơn, rằn khâu xuống bàn 5-6 lần, gạt mặt - Đặt khâu hình vào đế kim Vica, điều chỉnh kim (đường kính 10mm) xuống sát vào trung tâm mặt vữa 10 15 20 25 30 35 40 - Mở vít cho kim cắm tự vào vữa, sau 30 giây cố định kim 23 VII Xác định thời gian đông kết xi măng Khái niệm: - Có hai loại thời gian đông kết thời gian đông kết ban đầu thời gian đông kết cuối - Thời gian đơng kết ban đầu: Là thời gian tính từ trộn Xi măng với nước vữa Xi măng bắt đầu đông kết - Thời gian đông kết cuối cùng: Là thời gian tính từ trộn Xi măng với nước vữa Xi măng kết thúc đông kết, bắt đầu chuyển sang giai đoạn kết tinh Dụng cụ thí nghiệm: Kim Vica, đồng hồ bấm giây, bay, chảo, khâu hình cơn, cân kỹ thuật, ống lường 24 Trình tự thí nghiệm: - Cân 500g Xi măng đổ vào chảo, bới thành hốc Đổ nước với lượng nước tiêu chuẩn, trộn đồng thời bấm đồng hồ xác định thời gian T1 Trộn vòng phút - Xúc vữa Xi măng đổ lần đầy khâu hình cơn, dằn kính xuống bàn 5-6 lần gạt miệng khâu - Đặt khâu hình vào đế kim Vica, điều chỉnh kim (đường kính 1.13mm) xuống sát mặt vữa - Cứ phút lần mở vít cho kim cắm tự vào vữa, đến kim cách đáy 3-5mm xác định thời gian T2 -> từ xác định tbđ=T2-T1 25 Sau 15 phút lần mở vít cho kim cắm tự vào vữa, đến kim cắm vào mặt vữa 0,5mm đến không tạo thành vết xác định thời gian T3 -> từ xác định tcc=T3-T1 10 15 20 25 30 35 40 A Thiết kế thành phần bê tông xi măng (Theo Chỉ dẫn kỹ thuật chọn thành phần bê tông loại – Bộ Xây dựng) I Xác định yêu cầu bê tông, đặc điểm kết cấu điều kiện thi cơng II Xác định đặc tính vật liệu sử dụng III Thiết kế sơ lượng vật liệu cho 1m3 bê tông Bước 1: Xác định lượng nước NLT: Tra bảng 5.2 - Chỉ dẫn kỹ thuật chọn thành phần bê tông loại – BXD) Bước 2: Xác định lượng dùng xi măng: X Tính tỷ lệ LT theo cơng thức Bolomay Skramtaev: N X  0,5) LT N X Lượng dùng xi măng: X  LT N LT (kg) N k.Rb28  A.Rxtt ( 26 Bước 3: Xác định lượng đá Đk: Tính Vh, sau tra bảng 5.8 (Chỉ dẫn kỹ thuật chọn thành phần bê tơng loại - BXD) tìm giá trị Kd 1000 Tính Đk theo cơng thức: D k  kd rd  k d a od Bước 4: Xác định lượng cát Ck   X N LT Dk  C  1000      ac   ax  N ad  Bước 5: Xác định tỉ lệ thành phần bê tông theo khối lượng: k X : Ck : Đk : NLT Bước 6: Điều chỉnh thành phần bê tông theo độ ẩm cát đá: Câ = Ck.(1+Wc) ; Nc = Câ – Ck = Ck.Wc Đâ = Đk.(1+Wđ) ; Nđ = Đâ – Đk = Đk.Wđ Ntr = NLT – (Nc + Nđ) Ta có tỉ lệ thành phần bê tông trạng thái ẩm tự nhiên: X : Câ : Đâ : Ntr 27 B Kiểm tra thực nghiệm I Kiểm tra độ lưu động hỗn hợp bê tơng Phương pháp thí nghiệm: Thí nghiệm tiến hành theo TCVN 3106:2007 Dụng cụ thí nghiệm: + Cơn thử độ sụt với thơng số quy định hình 3.3: d = 100mm D = 200mm h = 300m + Thanh thép trịn trơn đường kính 16mm, dài 600mm hai đầu múp tròn,phễu đổ hỗn hợp + Thước kim loại dài 80cm xác tới 0,5cm + Tấm gỗ phẳng, bay dụng cụ để xúc vữa 28 Trình tự thí nghiệm: + Tẩy bê tơng cũ, dùng giẻ ướt lau mặt côn dụng cụ khác mà trình thử tiếp xúc với hỗn hợp bê tông + Đặt côn lên gỗ phẳng; đứng lên gối đặt chân để giữ cho côn cố định trình đổ đầm hỗn hợp bê tông côn + Đổ hỗn hợp bê tông qua phễu vào côn làm lớp, lớp chiếm khoảng phần ba chiều cao côn Sau đổ lớp dùng thép tròn chọc 25 lần tồn mặt hỗn hợp bê tơng từ xung quanh vào Ở lớp thứ ba, vừa chọc vừa cho thêm hỗn hợp bê tông để giữ mức hỗn hợp đầy miệng côn + Chọc xong lớp thứ ba, nhấc phễu ra, lấy bay gạt phẳng miệng côn dọn xung quanh đáy côn Dùng tay ghì chặt xuống nền, nhấc chân khỏi gối đặt chân Từ từ nhấc côn theo phương thẳng đứng khoảng thời gian 5-10 giây + Đặt côn sang bên cạnh khối hỗn hợp vừa tạo hình đo chênh lệch chiều cao miệng côn với điểm cao khối hỗn hợp xác tới 0,5cm 29 II Thí nghiệm xác định khối lượng thể tích bê tông tươi ρobtươi hiệu chỉnh lại cấp phối theo Vtt Phương pháp thí nghiệm: Thí nghiệm tiến hành theo TCVN 31082007 Dụng cụ thí nghiệm: + Khn đúc mẫu bê tơng lập phương với kích thước cạnh 15cm + Bàn rung tạo mẫu bê tơng + Cân kỹ thuật Trình tự thí nghiệm: + Xác định khối lượng khuôn + Đổ hỗn hợp bê tông vào khuôn theo lượt Sau đó, kẹp chặt khn lên bàn rung tạo mẫu bê tơng rung hết bọt khí lớn hồ xi măng + Dùng bay cắt bỏ phần hỗn hợp thừa sau đầm, gạt mặt xoa phẳng hỗn hợp cho với miệng khn Dùng giẻ lau hỗn hợp dính bê ngồi cân xác định khối lượng khn có chứa hỗn hợp bê tơng 30 Tính tốn kết quả: Khối lượng thể tích bê tơng tươi ρobtươi tính theo cơng thức: m  m1 tuoi ob  V Trong đó: m: khối lượng khn có chứa hỗn hợp bê tông (kg) m1: khối lượng khuôn không chứa hỗn hợp bê tơng (kg) V: thể tích khn (lít) Hiệu chỉnh lại cấp phối: Tính X  N tr  C a  D a Vtt  obtuoi Lượng vật liệu cho 1m3 bê tơng tính lại là: X '  X   a   a C '   C  1000  Da '   Da  V     tt  N tr '  N tr  31 III Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén bê tơng Phương pháp thí nghiệm: Thí nghiệm tiến hành theo TCVN 31182007 Dụng cụ thí nghiệm: Máy nén bê tơng; Thước kim loại Trình tự thí nghiệm: + Đo xác tới 1mm cặp cạnh song song hai mặt chịu nén (đối với mẫu lập phương) Xác định diện tích hai mặt chịu nén theo giá trị trung bình cặp cạnh đo Diện tích chịu lực viên mẫu tính trung bình cộng diện tích hai mặt + Đặt viên mẫu vào máy cho mặt chịu nén chọn nằm tâm thớt máy Vận hành máy cho mặt mẫu nhẹ nhàng tiếp cận với thớt máy Tiếp tăng tải liên tục với vận tốc không đổi 0,6 ± 0,4 MPa/s viên mẫu bị phá hoại Dùng tốc độ gia tải nhỏ với viên mẫu bê tông cường độ thấp, tốc độ gia tải lớn với mẫu bê tông cường độ cao + Tải trọng phá hoại viên mẫu giá trị lực tối đa mà mẫu bê tông chưa bị phá hoại 32 Tính tốn kết Cường độ chịu nén bê tơng RN tính đơn vị megapascal (MPa) theo cơng thức: PN RN  F Trong đó: PN: Tải trọng phá hoại viên mẫu (N) F: Diện tích tiết diện ngang viên mẫu (mm2) 33