Tài liệu môn vật liệu xây dựng (1)

đáp án môn học tổng hợp mọi câu hỏi lý thuyết môn vật liệu xây dựng đại học xây dựng huce, là tổng hợp từ 50 đề thi qua các năm trở lại đây

+ mư: khối lượng ướt ( sau khi ngâm vào nước )

+ V0đ: thể tích của đá

V0đ= u

d

k v

 mp: khối lượng sau khi bọc parafin (g)

p: Khối lượng riêng của parafin( g/cm3)

2

mk: khối lượng vật liệu ở trạng thái ẩm (g)

+ khối lương tiêu chuẩn của mẫu:

0

tc kV

m V

tc V r

 :Khối lượng thể tích ở trang thái ẩm +W :độ ẩm %

+ Độ ẩm của vật liệu :

W VL = n 100%

VL

m

+ m Vl : Khối lượng của vật liệu( g)

+ Hệ số dẫn nhiệt ở t◦C:

λ =λ (1+0,002.t)t 0

+ : thời gian (giờ )

+V: khối lượng riêng ( kg /m3)

 Nhiệt lượng hữu ích :

Q = C.m (t2-t1) trong đó : + C: nhiệt dung ở trạng thái khô ( Kcal/ kg◦C)

+ m: khối lượng ở trạng thái khô (kg)

+t2: nhiệt độ sau

+ t1: nhiệt độ ban đầu

n p k p n

n p

V m m m V

k v

m V

P

7

k

m m





20 k

100 k

k u p m

m m

n

tc v

52 , 7 02 , 1



p

v n

tc v

19 , 2 1 100

- Độ đặc của mẫu là: đ = 100 – r = 100 – 17,3 = 82,7%

Bài 4: Một mẫu đá khô nặng mk= 270g, sau khi ngâm nước đến bão hoà cân được mu= 275,4g Khối lượng thể tích khô là

100



 k

k bh bh p

m

m m H

tc v bh

H





9

- Từ công thức hệ số bão hòa:

r

H C

bh v

85 , 0

96 ,



 bh

bh v C

H

- Từ công thức độ rỗng: 1   100

 tc v

100

84 , 5 1

48 , 2 100 1

tc v

1869

01 , 0

1780 2047 100

100

,%

100

bh v k

k bh

k

k bh bh

p

V m V

m V m m

m m H

tc v bh

bh v

92 , 0

7 ,

26 



 bh

bh v C H r

05 , 1 65 , 2

65 , 2

05

,

1

1200 n c

n c

m m

1165 n

c m

c

n m

Vậy độ ẩm của cát khi tiến hành thí nghiệm là: 3%

ĐA

- Khối lượng thể tích tiêu chuẩn của mẫu bê tông :

11

2350 2

, 0 2 , 0 2 , 0

8 , 18 0





 V

mktc

7 , 2

35 , 2 1

- Cường độ chịu nén thực tế của mẫu bê tông:

240 20 20

96000 



 F

2350 252 

 tcv

tc n pc

R k



/

5

)

(1 0,002.2 0,3339kCal m C h

12

22 , 0

0196 , 0 ) 14 , 0 3339 , 0 ( 22

, 0

0196 , 0 14 , 0

44 , 1 1 100

2

35 125

5 , 1 ).

35 125 (

5 , 1 369 ,

thời gian 150 phút có bao nhiêu nhiệt lượng truyền qua?

1950

01 , 0

w v k

25   v 

C t

0 2

0 1

110 273 383

20 273 293

65 002 , 0 1 759 , 0 25 002 , 0 1

65 002 , 0 1 25

5 , 2 ).

20 110 (

085 , 0 817 ,



- Nhiệt lượng hữu ích

Bài 11: Một thanh thép có chiều dài l = 1,2m phải có đường kính là bao nhiêu nếu chịu tải trọng khi kéo P = 4T

Hãy tính độ dãn dài tuyệt đối của thanh thép đó khi làm việc



5 , 2 4

=1,78 cm Vậy để đảm bảo khả năng chịu lực thì ta phải chọn thanh thép có đường kính là 20 mm

Độ dãn dài tuyệt đối của thanh thép khi chịu tác dụng của lực là :

6

4000.120 0,096 2,5.2.10

P l l

F E

+ mCaco3=mCaO CaCO 3

CaO

M

+ M : nguyên tử khối của các chất )

khối lượng than cần là bao nhiêu?

Giả thiết bỏ qua lượng nhiệt mất vô ích và sự cháy không hoàn toàn

100

25 95 , 0

 CaCO dv

m m

- Khối lượng đá vôi ở trạng thái tự nhiên là: m w  m k ( 1  0 , 01 w )  26 , 31 ( 1  0 , 01 2 )  26 , 842

18

6

6 10 , 63 10 100

52 , 42 10 25 100

52 , 42

s

Q m N

BG

2

) (OH Ca

2 , kg

- Theo khối lượng ta có: mCa(OH)2+ mH2O = mvn=2556

- Theo thể tích có:

2

) (OH Ca

V + VHO

2 + Vkk = 1,8 

2

) (OH Ca

V + VHO

02 , 1 05 , 2

2 2

2 2

O H OH

, 1 05 , 2

2556

2 2

2 2

) (

) (

O H OH Ca

O H OH Ca

m m

m m

1415

2

2

) ( O H

OH Ca m m

95 , 0

4 ,

1071 

 vs

Bài 3: Xác định độ rỗng trong đá xi măng đã rắn chắc từ xi măng Pooclăng, lượng nước nhào trộn là 28%, lượng nước tham gia vào quá

Hãy xác định khối lượng thể tích của đá xi măng, biết khi rắn chắc toàn bộ lượng nước tự do đều bay hơi hết và co thể tích 2%

918 , 1 05 , 1

28 , 0 1 , 3

m m

m

255 , 3

88 , 1 98 ,

Vd  h 

Coi độ rỗng trong đá xi măng sau khi rắn chắc chỉ do nước tự do bay hơi nên thể tích rỗng là :

05 , 1

1 ,

0 m

Vr  (cm3)

918 , 1

255 , 3 05 , 1

1 , 0 100 0

V

Khối lượng thể tích của đá xi măng là :

20

036 , 2 255 , 3 918 , 1

2 , 0 0

M v

Trong đó: + VL: thành phần vật lệu chứa trong mẻ trộn bê tông

+ Vbd:  thể tích trước khi điều chỉnh

+ T: độ sụt và thành phần của từng vật liệu ban đầu (kg)

- Vs = Vbd + Vx

Trong đó: + Vs: thể tích sau khi điều chỉnh (lit)

+ VX: thể tích sau khi tăng thêm lượng %

X = m dc

TL

+ TL: tỉ lệ lượng dùng của vật liệu

(Thêm phụ gia dẻo (tra bảng) Khi đó lượng nước còn: N’=N-25 (lít)

 + N

N f

+ VLmt: vật liệu trước khi có độ ẩm

i ia

- Thay số vào công thức, tính toán Ta được bảng kết quả:

Kích thước sàng, mm

mm D

20

70 min max

mm D

10

40 min max

- Đối chiếu bảng thành phần hạt ta có:

Nhận xét:

+ Loại đá 1: nằm ngoài vùng đá tiêu chuẩn, không đảm bảo thành phần hạt để chế tạo bê tông

+ Loại đá 2: nằm trong vùng đá tiêu chuẩn, đảm bảo thành phần hạt để chế tạo bê tông

Kết luận: Loại đá 2 dùng để chế tạo được cấu kiện sàn có chiều dày 10cm, khoảng cách 2 cốt thép 6cm

Bài 2: Sau khi thí nghiệm kiểm tra độ dẻo một loại bê tông nặng có lượng dùng vật liệu là: x = 3,84 kg; n = 2,34 lít; c = 6,86 kg; đ = 16,2

kg tính cho một mẻ trộn Để đảm bảo mác bê tông thiết kế cần phải tăng lượng dùng xi măng lên 10%

Cho biết x = 3,1 g/cm3; n = 1000 kg/m3; c = 2,6 g/cm3; đ = 2,5 g/cm3

ĐA

- Tổng thể tích trước khi điều chỉnh là :

3,84 6,86 16,2 2,34 12,693,05 2,65 2,6 1

84 , 3 1000

t V

12,69 t

c

12,69 t

d

26

12,69 t

n

- Tổng thể tích sau khi điều chỉnh là :

X t

x

12,81 s

c

12,81 s

d

12,81 s

n

Bài 3:

ĐA

5 , 0 4 2 1

/ /

X N

, 3

276 1000

1000

652 1000

1304 1000

138 1000

1000





28

lượng dùng vật liệu thực tế cho 1 mẻ trộn của máy trộn có Vm=550 lít, hệ số sản lượng = 0,65 Tại hiện trường vật liệu có độ ẩm

X =320. 550 .0,65 115

1000 V m

C =704.550.0,65 252

1000 V m

V N

Bài 5: Tính lượng vật liệu cần thiết để chế tạo 5 dầm bê tông có kích thước 250x450x4200 mm Biết cấp phối thiết kế là: 1 : x : y (z) = 1 :

N X

ĐA:

28 lg 182 7 lg

28 lg 7

28 R

5 , 182

370 N



) 5 , 0 (

R

) 5 , 0 5 , 182

370 ( 6 ,

0

7 , 311

ĐA

vĐ Đ



Thay vào công thức ta xác định được hệ số dư vữa là :

33 , 1 4 , 0

45 , 1 ) 417 , 2

1 1280

1000





Trong trường hợp đó, hỏi có thể tiết kiệm được bao nhiêu xi măng cho công trình?

ĐA:

34

5 , 0 4 2 1

28 lg 90 / 28 b

90 lg

28 lg

/ /

N

XRA

5 , 262 163 5 , 0 5 , 0 163

326 250

1 , 185

5 , 0 5 , 0 28

28 /

R X

b

- Lượng xi măng tiết kiệm được cho cả công trình là:

41257 )

5 , 262 326 (

650 ) (



Bài 13: Hãy xác định lượng dùng vật liệu sơ bộ cho 1 loại bê tông mác M25 với mật độ cốt thép dày, thi công cơ giới Cốt liệu sử dụng có

BG

35

.

N

X R A

b R A

R N X

Rb28 = 250 kG/cm2, RX = 30 N/mm2 = 300 kG/cm2

Tra bảng với cốt liệu chất lượng cao thì A=0,65

5 , 0 300 65 , 0

250 

 N

6 , 1

 : tra bảng được dựa vào lượng dùng xi măng  =1,426

350 400

42 , 1 47 , 1



36

Thay vào công thức ta có :

6 , 2

1 6

, 1

426 , 1 385 , 0

356 6 , 2 (

Bài 1: Một mẫu gỗ có kích thước 2x2x3 cm bị phá hoại dưới tải trọng nén dọc thớ là 1340 kG ở độ ẩm 23% Khối lượng thể tích ở độ ẩm

- Cường độ nén mẫu ở độ ẩm 23% là:

2 2

1340 23





 F

 = 680 1  0 , 01 ( 1  0 , 5 ).( 18  15 )=690,2 (kg/m3) Hay 0,6902 T/m3

38

6902 , 0

402 18

18





 v

n PC

R K



Bài 2: Một mẫu gỗ có tiết diện 2x2cm cao 3cm ở độ ẩm 12% mẫu bị phá hoại ở tải trọng 2240 kG Hãy xác định cường độ nén dọc ở các

Cường độ chịu lực của mẫu gỗ là:

2 2

2240 12





 F

426 15







 n

) 18 20 ( 04 , 0 1

426 20







 n

) 18 25 ( 04 , 0 1

426 25







 n

Vậy ta có:

) 18 34 ( 04 , 0 1

426 34

40 35

39

PHẦN 2: LÝ THUYẾT Câu1: CTrúc của VLXD, ảnh hưởng của cấu trúc với t/c của VLXD?

a Cấu trúc của VLXD được thể hiện ở 3 mức:

-ct vĩ mô: có thể nhin thấy bằng mắt thường

-ct vi mô: Quan sát =các thiết bị (kính hiển vi)

-ct trong hay cấu tạo chất: Quan sát =kính hiển vi điện tủ,tia Rơnghen

b ảnh hưởng của ctrúc tới t/c thuộc VLXD :

40

• cấu trúc vĩ mô:

-VL ct dặc:có cường độ, khả năng chống thấm chống ăn mòn tốt hơn các VL rỗng cũng loại ,khối lượng thể tích lớn,độ hút nước thấp,cách nhiệt,cách âm kém

Vd:Bê tông nặng ,Bêtông nhẹ có cấu tạo dặc

-VL cấu trúc rỗng:cường độ,khối lượng thể tích nhỏ,độ hút nước cao ,khả năng chống thấm ,dẫn nhiệt thấp ,độ chống ăn mòn kém hơn

VL dăc cùng loại Lượng lỗ rỗng kích thước hình dáng ,đặc tính ,sự phân bố của chúng có a/h lớn đến t/c VL

VD:Bê tông khí ,bêtông bọt

-VL có ctrúc hạt: t/c phụ thuộc hình dáng , kích thước ,hàm lượng cỡ hạt

-VL có ctrúc sợi: có cường độ đẫn nhiệt và t/c khác , rất khác theo phương dọc và ngang thớ

VD:Gỗ ,các SP từ bông khoáng và bông thuỷ tinh

-VL có cấu tạo dạng lớp cũng là VL liệu có t/c dị hướng

*Cấu trúc vi mô

+cấu tạo tinh thể

+ cấu tạo vô định hình

cấu tạo tinh thể và vô dịnh hình chỉ là 2 trạng thái khác của 1 chất

VD: SiO2dạng tinh thể thạch anh; dạng vô định hình opan -Dạng tinh thể có độ bền và độ ẩm lớn hơn dạng vô định hình

VD: SiO2dạng tinh thể không tác dụng với Ca (OH)2ở điều kiện nhiệt độ áp suất thường;

41

dạng vô định hình tác dụng với Ca(OH)2ở điều kiện nhiệt độ và áp suất thường

-Các chất có cấu tạo tinh thể có nhiệt độ nóng chảy(ở áp suất không đổi)và hình dáng hình học thuộc tinh thể ở mỗi dạng thù hình nhất định

• t/c của đơn tinh thể là t/c dị hướng => có thể tạo nên VL có tính đẳng hướng = cách sắp xếp các VLgồm những tinh thể khác theo 1 trật tự nhất định

*cấu trúc trong :

-cấu tạo nguyên tử, phân tử hình dáng kích thước của tinh thể liên kết nội bộ giưa chúng C trúc bên trong qđịnh :cường độ , độ cứng bền nhiệt và nhiều t/c quan trọng khác

-liên kết cộng hoá trị : hình thành từ đôi điện tử dùng chung trong những tinh thể thuộc cả 2 nguyên tử

-liên kết cộng hoá trị có cực: tạo thành tử 2 nguyên tử có t/c khác , cặp điện tử dùng chung lệch về phía nguyên tố có t/c phi kim mạnh hơn => R (độ cứng )cao khó cháy

- liên kết ion : là liên kết giữa các nguyên tử khi tương tác với nhau thì nhường địên tử cho nhau => tạo thành ion (+) và ion (-) => R ,

độ cứng thấp không bền nước

-những VLXD mà tinh thể gồm cả liên kết cộng hoá trị và liên kết ion thì t/c rất khác

VD: CaCO3 cường độ khá cao độ cứng lại thấp

Fenspat : cường độ và độ cứng khá cao

-Liên kết phân tử (liên kết vandervan) dưới tác động thuộc nhiệt độ liên kết này dễ bị phá huỷ => các chất có nhiết độ nóng cháy thấp

42

-Liên kết silicat : là liên kết phức tạp tạo ra những t/c đặc biệt của VLXD

Câu 2: Thành phần vật chất tạo nên VLXD ? Ảnh hưởng của thành phần đến các t/c chủ yếu thuộc vật VLXD ?

I-Thành phần vật chất tạo nên VLXD : VLXD được đặc trưng = 3 thành phần

1 thành phần hoá học : được biểu thị = % hàm lượng các oxit trong VL Đối với kim loại hoặc hợp kim thì thành của nó được tính=

% các nguyên tố hoá học … thành phần hoá học của VL được xác định = cách phân tích hoá học

2 Thành phần khoáng vật : việc xác thành phần khoáng vật rất phức tạp đặc biệt về mặt định lượng vì vậy phảI dùng nhiều phương pháp để bổ trợ cho nhau , phân tích nhiệt vi sai, phân tích quang phổ Rơnghen , laze

3 Thành phần pha : đa số VLXD tồn tại ở pha rắn nhưng trongVL luôn chứa 1 lượng lỗ rỗng nên ngoài pha rắn nó còn chứa các khí

và pha lỏng Ngoài VL rắn trong xây dựng còn VL rất phổ biến trong tthái nhớt dẻo

II-ảnh hưởng của thành phần đến các t/c chủ yếu của VLXD

• thành phần hoá học : khi thay đổi thành phần hoá học thì t/c hoá học, t/c thuộc VLXD thay đổi rất lớn Thành phần hoá học được biểu thị = % hàm chất lượng các oxit có trong VL Nó quyết định hàng loạt các t/c ; tính chịu lửa , bền sinh vật các đặc trưng cơ học

và cá đặc tính tinh thể khác của VL

• thành phần khoáng vật :qđ tính chất cơ bản của VL khi thay đổi thành phần khoáng vật thì t/c của VL thay đổi rất lớn

VD: C3S giúp xi măng có R cao làm xi măng rắn nhanh ; C3A làm xi măng rắn rất nhanh ; khoáng 3Al2O32SiO2 quyết định t/c thuộc

VL gốm

43

• Thành phần pha gồm có : pha rắn , pha lỏng , pha khí , pha nhớt dẻo ( hoá học

bêtông ) Tỉ lệ các pha này trong VL có ảnh hưởng đến chất lượng : đặc biệt là t/c

về âm nhiệt chống ăn mòn , R … sự thay đổi thành phần pha làm cho t/c thuộc VL

cùng thay đổi

VD: nước chứa nhiêu trong các lỗ rỗng thuộc VL=> ảnh hưởng xấu đến t/c nhiệt , âm , R làm cho VL bị nở ra

Câu 3 : Thế nào là khối lượng thể tích , khối lượng thể tích tiêu chuẩn của VLXD?Trình bày trạng thái cấu tạo rỗng thuộc VL? Độ rỗng và t/c lỗ rỗng ảnh hưởng tới t/c ntn?Mục đích và nội dụng của phương pháp xác địch chỉ tiêu này?

1 Định nghĩa : khối lượng thể tích ƿv làkhối lượng của 1 đơn vị thể tích VL ở trạng thái tự nhiên (kẻ cả lỗ rỗng)

- lỗ rỗng trong VL gồm có lỗ rỗng kín và lỗ rỗng hở

+ lỗ rỗng hở : là lỗ rỗng thông với môi trường bên ngoài Cùng 1 thể tích lỗ rỗng nhưng VL có lỗ rỗng hở thì hút ẩm tốt cường độ thấp cách nhiệt kém nhưng trong điều kiện băng giá các VL có lỗ hổng sẽ bị phá huỷ

+ lỗ rỗng kín : là lỗ rỗng cách nhiêt, không thông với môI trường bên ngoài Đối với vật liệu dạng hạt còn phân ra lỗ rỗng trong hạt và

lỗ rỗng giữa các hạt VL chứa nhiều lỗ rỗng kín thì cách nhiệt cao R tốt

• Độ rỗng của vật liệu dao động trong phạm vi lớn từ 0-> 98% Dựa vào độ rỗng có thể phấn đoán ms t/c thuộc VL:độ chịu lực ,tính chống thấm ,các t/c có liên quan tới nhiệt âm

VD:VL có độ rỗng lớn thì R nhỏ , cách nhiệt , cách âm tốt , chống thấm kém , độ hút nước lớn

2 Công thức và đơn vị

+ do cấu tạo : nếu VL có cấu tạo nhiều lỗ rỗng , tăng r dẫn đến giảm m và Vo=const, ta có ƿv giảm

+ do thành phần hoá học , chất khoáng , pha : thì VL sẽ có khối lượng khác nhau ở vùng Vo nếu tăng m -> ƿv tăng

+ do độ ẩm (W) : ở các độ ẩm khác nhau thì có VL không tăng thể tích như bêtông …nhưng cũng có loại thể tích tăng giảm rất nhỏ ( gỗ) nhưng khối lượng m lại thay đổi lớn nên dẫn tới ƿv thay đổi

4 Phương pháp xác định :

+việc xác định G được thực hiện = cách cân

+xác định Vo tuỳ theo loại VL mà dung 1 trong 3 cách sau:

• với VL có kích thước hình dọc : dùng cách đo

• với VL không có kích thước rõ ràng dùng phương pháp chiếm chỗ trống trong chất lỏng

• Với VL rời thì đổ VL từ 1 chiều cao nhất định xuống 1 cáI ca có thể tích biết trước

5 ý nghĩa thực tiễn :

45

• dựa vào ƿv có thể đoán được 1 số t/c của VLXD

- nếu ƿv tăng VL có cường độ R cao , độ chống thấm chống nhiệt tốt

- nếu ƿv giảm VL có cường độ thấp dẫn nhiệt kém …

• dựa vào ƿv tính được phương tiện vận chuyển và kho bãi chứa

• dựa vào ƿv tính toán được trong lượng của công trình

• dựa vào ƿv để tính toán phối hợp thành VL

Câu 4: khối lượng riêng của VLXD?

1 Định nghĩa : khối lượng riệng ƿ của VLXD là khối lượng của 1 đơn vị thể tích ở trạng thái hoàn toàn đặc sau khi đã sấy khô đến khối lượng không đổi ở nhiệt độ = 1050 oC – 1100o C ( vì ở 1000oC nước bay hơi tự do )

- VL đặc: + có hình dáng hình học xác định : cân m đo được Va

+ không có hình dáng hình học xác định : cân m đo được Va = phương pháp nước rời chỗ

• VL rỗng : xác định – phương pháp bình tỉ trọng

46

+ nghiền gạch và đem sấy khô

+ lấy khoảng 100 g bột gạch vào cốc

+ đổ dung môi không tương tác hoá học với VL vào bình tỉ trọng đến vạch V1

+ dùng đũa thuỷ tinh và giấy thấm lau sạch thành bình

+ gạt từ từ bột gạch vào bi bình tỉ trọng đến khi nước dâng đến vạch V2 …

ƿo = ( M1-M2)/ ( V2 –V1) M1: Khối lượng bột gạch và cốc ban đầu

M2:Khối lượng và bột gạch còn lại

• Các yếu tố ảnh hưởng :Khối lượng riêng của VL phụ thuộc vào thành phần và cấu trúc vĩ mô của nó.Nếu VL có cấu trúc đặc thì khối lượng riêng lớn;VL có cấu trúc rỗng có khối lượng riêng nhỏ;VL có pha lỏng khí thì có khối lượng riêng nhỏ hơn các VL khác Đối với VL rắn thì khối luơng riêng không phụ thuộc vào thành phần pha

• ý nghĩa :

-Biết ƿ o->có thể đánh giá sơ bộ được tính chất thuộc VL

VD: Biết ƿo thuộc xi măng =3,05÷3,15 xi măng Pooc lăng

-Dùng dể thiết kế thành phần Bêtông

Có thể đánh giá sơ bộ thành phần khoáng hoá hệ số truyền nhiệt ,tính hút nước, tính thấm nước

- ƿo của VL biến đổi trong 1 phạm vi hẹp đặc biệt những loại VL cùng loại có ƿo tương tự nhau do đó có thể dùng ƿo dể phân biệt những loại vật liệu khác nhau