Đề cương ôn tập môn Vật Liệu 2 năm học 2014 - đại học

**Có thể đánh giá khả năng cách nhiệt của VL bằng cấu trúc vĩ mô của nó Khả năng cách nhiêt của vật liệu không chỉ phụ thuộc vào độ rỗng mà còn vào đặc tính của lỗ rỗng, sự phân bố, kích

Đề cương ôn tập môn Vật Liệu

2 năm học 2014-2015

CÂU 1.Có thể đánh giá khả năng cách nhiệt của VL bằng cấu trúc vĩ mô của nó không? Tại sao

Những vật liệu vô cơ và hữu cơ dùng để cách nhiệt cho các kết cấu xây dựng, các thiết bị công nghiệp và các loại đường ống được gọi là vật liệu cách nhiệt

Công tác cách nhiệt, bảo vệ nhiệt giúp tiết kiệm nhiên liệu, giảm tổn thất nhiệt, tăng cường các quá trình công nghệ và cải thiện được điều kiện lao động của người lao động

Việc sử dụng vật liệu cách nhiệt (VLCN) trong xây dựng cho phép nâng cao mức

độ cơ giới hóa công tác xây dựng, đồng thời giảm giá thành công trình do việc giảm nhẹ trọng lượng kết cấu

Phân loại

- Theo cấu tạo, VLCN chia ra:

+ Sợi rỗng (bông khoáng, bông thủy tinh …);

+ Hạt rỗng (peclit, vecmiculit, vật liệu vôi cát …);

+ Ống tổ ong (bê tông tổ ong, thủy tinh bọt, chất dẻo xốp)

- Theo hình dáng:

+ Khối (tấm, blốc, ống trụ, bán trụ, hình dẻ quạt);

+ Cuộn (nỉ, băng, đệm);

+ Dây và loại dời

- Theo nguyên liệu VLCN chia ra:

+ Loại vô cơ;

+ Loại hữu cơ

- Theo khối lượng thể tích, có 3 nhóm:

+ Đặc biệt nhẹ với các mác 15,25,35,50,75,100;

+ Nhẹ với các mác: 125, 150, 175, 200, 250, 300, 350;

+ Nặng với các mác: 400, 450, 500, 600

- Theo tính chịu nén (biến dạng nén tương đối) dưới tải trọng riêng VLCN được chia ra làm 3 loại:

+ Mềm (độ lún ép không được lớn hơn 30%);

+ Bán cứng (độ lún ép 6-30%);

+ Cứng (độ lún ép nhỏ hơn 6%)

- Theo tính dẫn nhiệt VLCN được chia làm 3 nhóm:

+ Nhóm A - dẫn nhiệt kém;

+ Nhóm B - dẫn nhiệt trung bình;

+ Nhóm C - dẫn nhiệt tốt

VLCN để bảo vệ bề mặt có nhiệt độ (-) hoặc (+) nhỏ hơn 100 oC được lựa chọn theo hệ số dẫn nhiệt ở 25oC, từ 100 oC đến 600 oC thì theo hệ số dẫn nhiệt ở 125oC; còn lớn hơn 600 oC thì theo hệ số dẫn nhiệt ở 300 oC

**Có thể đánh giá khả năng cách nhiệt của VL bằng cấu trúc vĩ mô của nó

Khả năng cách nhiêt của vật liệu không chỉ phụ thuộc vào độ rỗng mà còn vào đặc tính của lỗ rỗng, sự phân bố, kích thước và mức độ đóng kín của chúng

Không khí khô ở trạng thái tĩnh trong các lỗ rỗng nhỏ khép kín có hệ số dẫn nhiệt thấp (ở 20oC là 0,020 kCal/m.oC.h) Tuy nhiên độ dẫn nhiệt của các lớp không khí tăng lên đáng kể khi tăng chiều dày của nó Việc truyền nhiệt qua không khí sẽ thực hiện bằng dẫn nhiệt ,bằng đối lưu đ và bằng bức xạ Vì vậy hệ số dẫn nhiệt tương đương của lớp không khí sẽ là:

= + đ+

Sự phụ thuộc của độ dẫn nhiệt vào chiều dày của lớp không khí

TỪ biểu đồ chỉ ra mức tăng độ dẫn nhiệt của lớp không khí bằng đối lưu và bức xạ nhiệt theo mức tăng chiều dày của lớp không khí Vì vậy để tăng độ cách nhiệt người ta cố gắng tạo rỗng cho vật liệu có dang lỗ tổ ong nhỏ và lớp khí mỏng nằm giữa những lớp sợi

Phụ thuộc vào tit lệ thể tích khong khí trong lỗ rỗng kín và thể tích chất rắn trng 1 đơn vị thể tích vật liệu

+lớp chất rắn bọc các túi khí càng mỏng thì vật liệu cách nhiệt càng tốt

hệ số dẫn nhiệt xấp xỉ hệ số dẫn nhiệt của không khí.+vật lieeujj xốp có khối lượng thể tích rất nhỏ và thể tích khí rất lớn,và vai trò của chất rắn trong sự truyền nhiệt trở thành không đáng kể

1-

Câu 2Nguyên liệu chế tạo bê tông atfan? Hãy giải thích tại sao người ta lại đốt nóng cốt liệu trước khi trộn bê tông atfan?

*nguyên liệu chết tạo bê tông atfan

+chất kết dính hữu cơ như bitum hoặc guđrông

+cốt liệu :

đá dăm:

Đá dăm hay sỏi dùng để chế tạo bê tông atfan phải thỏa mãn các chỉ tiêu yêu cầu chất lượng như dùng trong bê tông xi măng

Đá dăm được sản xuất từ đá thiên nhiên, từ cuội, từ xỉ lò cao … phải phù hợp với yêu cầu quy phạm Không được phép dùng đá dăm từ vôi sét, sa thạch sét và phiến

thạch sét.

Đá dăm liên kết tốt với bitum như: đá vôi, dolomite, diaba … yêu cầu phải sạch, lượng ngậm chất bản không lớn hơn 1% theo khối lượng, tỷ lệ hạt dẹt đối với bê tông loại A < 20%, đối với loại B và Bx <25%, loại C và Cx <35% theo khối lượng

Cát:

Dùng cát thiên nhiên hoặc nhân tạo có các chỉ tiêu kỹ thuật phù hớp với quy phạm như khi dùng bê tông xi măng

Cát thiên nhiên dùng với cỡ hạt lớn Mdl 2,5 và cát hạt vừa Mdl 2-2,5

Cát nhân tạo có thể nghiền từ các loại đá có cường độ cao hơn cường độ của đá dùng làm đá dăm 600-1000 kg/m2 Cát cường độ cao từ đá macma không nhỏ hơn

1000 kg/cm2

+bột khoáng :

Là thành phần quan trong trong hỗn hợp bê tông atfan Nó nhét đầy lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu và làm tăng độ đặc, tăng diện tích tiếp xúc, cường độ tăng lên Thường sử dụng các loại bột mịn từ đá vôi và dolomite.Có thể sử dụng bột khoáng

từ tro than đá, bột vỏ sò, hến, phù hợp với quy phạm

Bột khoáng phải khô, xốp, không lẫn chất bẩn, sét quá 5%

2-

*người ta phải đốt nóng cốt liệu trước khi trộn bê tông atfan vì tính quánh của bitum phụ thuộc vào nhiệt độ Khi nhiệt độ tăng làm tính quánh giảm làm cho cốt liệu có thể dễ dàng trộn với bitum và khoảng cách giữa các hạt cốt liêu trong bitum

sẽ nhỏ hơn BT chảy dẻo sẽ bao bọc các hạt cốt liệu làm liên kết giữa các hạt cốt liệu và BT tăng lên Dễ nhào trộn và lèn chặt cốt liệu trong hỗn hợp BT

câu 3:Hệ số truyền nhiệt của vật liệu cách nhiệt phụ thuộc vào các yếu tố nào? Tai sao sử dụng vvaatj liệu cách nhiệt lại phải đi đôi với chống thấm và thông gió cho

công trình?

*hệ số truyền nhiệt của vật liệu cách nhiệt liệu không chỉ phụ thuộc vào độ rỗng

mà còn vào đặc tính của lỗ rỗng, sự phân bố, kích thước và mức độ đóng kín của chúng Không khí khô ở trạng thái tĩnh trong các lỗ rỗng nhỏ khép kín có hệ số dẫn nhiệt thấp (ở 20oC là 0,020 kCal/m.oC.h) Tuy nhiên độ dẫn nhiệt của các lớp không khí tăng lên đáng kể khi tăng chiều dày của nó Việc truyền nhiệt qua không khí sẽ thực hiện bằng dẫn nhiệt ,bằng đối lưu đ và bằng bức xạ Vì vậy hệ số dẫn nhiệt tương đương của lớp không khí sẽ là:

= + đ+

3- *sử dụng vật liệu cách nhiệt phải đi đôi với chỗng thấm và thông gió cho công trình vì: vật liệu cách nhiệt là vật liệu có hệ số rỗng cao Vì vậy nếu không thực hiện tốt công tác chống thấm và thông gió thì nước sẽ vào các lỗ rỗng trong vật liệu làm hệ số dẫn nhiệt của vật liệu tăng( vì hệ số dẫn nhiệu của nước gấp 15 ần của không khí) Không chỉ vậy khi nước đọng lại trong vât liệu sẽ tạo điều kiện cho các sinh vật sống , phát triển và phá hoại cấu trúc của vật liêu

câu 4:Thành phần nhóm của bitum dầu mỏ? Nhóm nào ảnh hưởng lớn nhất đến khả năng bám dính của bitum lên bề mặt của vật liệu khoáng? Tại sao?

*thành phần nhóm của bitum dầu mỏ:

Nhóm chất dầu (40-60%) gồm những hợp chất có phân tử lượng thấp (300-600), không màu, khối lượng riêng nhỏ (0,91-0,925) Nhóm chất dầu làm cho CKDHC

có tính lỏng.Nếu hàm lượng nhóm này trong CKDHC tăng lên sẽ làm cho tính quánh giảm.Trong bi tum nhóm chất dầu chiếm 45-60%; trong guđrông than đá 60-80%

Nhóm chất nhựa (20-40%) gồm những hợp chất có phân tử lượng cao hơn

(600-900), màu nâu sẫm, khối lượng riêng xấp xỉ 1 Nó có thể hòa tan trong benzen, etxăng, clorofooc Nhóm chất nhựa trung tính (tỉ lệ H/C=1,6-1,8) làm cho CKDHC

có tính dẻo Nếu hàm lượng nhóm này trong CKDHC tăng lên sẽ làm cho tính dẻo tăng Nhóm chất nhựa axit (tỉ lệ H/C=1,3-1,4) làm tăng tính bám dính của CKDHC với vật liệu khoáng Trong bi tum dầu mỏ nhóm chất nhựa chiếm 15-30%; trong guđrông than đá 10-15%

Nhóm asfalt rắn, giòn (10-25% )gồm những hợp chất có phân tử lượng lớn (1000-6000), màu nâu sẫm hoặc đen, khối lượng riêng 1,1-1,15) Nhóm này không bị phân giải khi đốt.Ở nhiệt độ lớn hơn 300 o C thì bị phân giải ra khí và cốc.Nhóm asfalt rắn có tỉ lệ H/C=1,1

Nhóm cacbon và cacbonit 1-3%

Nhóm axit atphalt và anhidrit 1%

*Nhóm ảnh hưởng lớn đến khả năng bám dính của bitum dầu lên bề mặt của vật liệu khoáng là: nhóm chất nhựa vì:

câu 5 Phân tích ảnh hưởng cấu tạo vĩ mô của vật liệu đến khả năng dẫn nhiệt của nó? Cho biết nguyên tắc chế tạo vật liệu cách nhiệt

Về cấu tạo vật liệu cách nhiệt so với vật liệu khác có độ rỗng cao (50-96%) và hệ

số dẫn nhiệt không lớn vật liệu có độ rỗng càng cao thì khả năng dẫn nhiệt càng kém.Vật liệu có cấu tạo dặc đồng nhất thì khả năng dẫn nhiệt càng cao

Khả năng truyền nhiệt của vật kiệu còn phụ thuộc vào đặc tính lỗ rỗng nếu lỗ rỗng

là kín thì khả năng truyền nhiệt kém hơn vật liệu có lỗ rỗng hở.Nếu vật liệu có mật

độ lỗ rỗng càng lớn thì cách nhiệt càng tốt Ngoài ra còn phụ thuộc vào kích thước của các lỗ rỗng trong vật liệu.vật liệu có nhiều lỗ rống nhỏ sẽ dẫn nhiệt kém hơn vật liệu có lỗ rỗng to vì độ dẫn nhiệt của các lớp không khí tăng lên đáng kể khi tăng chiều dày của nó Việc truyền nhiệt qua không khí sẽ thực hiện bằng dẫn nhiệt ,bằng đối lưu đ và bằng bức xạ Vì vậy hệ số dẫn nhiệt tương đương của lớp không khí sẽ là:

= + đ+

Vật liệu có cấu tạo tổ ong là: những lỗ đồng nhất và phân bố đều đặn, có hình dạng giống hình cầu: như bê tông tổ ong, thủy tinh xốp, chất dẻo cách nhiệt thì cách nhiệt tốt, truyền nhiệt kém

Loại vật liệu dạng bột được nghiền từ các loại đá diatomit, trepan, đá vôi xốp.thì , truyền nhiệt kém

Vật liệu dạng sợi như sợi vỏ bào, sợi amiăng, bông khoáng, bông thủy tinh truyền nhiệt kém

Vật liệu dạng tấm: fibrolit, tấm sợi gỗ, tấm sợi amiăng cách nhiệt tốt

*nguyên tắc chế tạo vật liệu cách nhiệt là: tạo ra các lỗ rỗng trong cấu trúc của vât liệu bằng cách gia công nhiên liệu ở nhiệt độ cao

Làm phồng: Nung nguyên liệu đến nhiệt độ 900-1200oC, để nước liên kết tách ra (vecmiculit, peclit);

Làm chảy: Biến nguyên liệu chảy thành dạng sợi bông khoáng, bông thủy tinh; Cho các chất dễ chảy vào nguyên liệu gốc (sản xuất các sản phẩm gốm cách nhiệt)

Cậu 6: Nguyên liệu chế tạo bê tông atfan? Phân tích vai trò của bột khoáng trong chế tạo bê tông atfan?

*nguyên liệu chết tạo bê tông atfan

+chất kết dính hữu cơ như bitum hoặc guđrông

+cốt liệu :

đá dăm:

Đá dăm hay sỏi dùng để chế tạo bê tông atfan phải thỏa mãn các chỉ tiêu yêu cầu chất lượng như dùng trong bê tông xi măng

Đá dăm được sản xuất từ đá thiên nhiên, từ cuội, từ xỉ lò cao … phải phù hợp với yêu cầu quy phạm Không được phép dùng đá dăm từ vôi sét, sa thạch sét và phiến thạch sét

Đá dăm liên kết tốt với bitum như: đá vôi, dolomite, diaba … yêu cầu phải sạch, lượng ngậm chất bản không lớn hơn 1% theo khối lượng, tỷ lệ hạt dẹt đối với bê tông loại A < 20%, đối với loại B và Bx <25%, loại C và Cx <35% theo khối lượng

Cát:

Dùng cát thiên nhiên hoặc nhân tạo có các chỉ tiêu kỹ thuật phù hớp với quy phạm như khi dùng bê tông xi măng

Cát thiên nhiên dùng với cỡ hạt lớn Mdl 2,5 và cát hạt vừa Mdl 2-2,5

Cát nhân tạo có thể nghiền từ các loại đá có cường độ cao hơn cường độ của đá dùng làm đá dăm 600-1000 kg/m2 Cát cường độ cao từ đá macma không nhỏ hơn

1000 kg/cm2

+bột khoáng :

Là thành phần quan trong trong hỗn hợp bê tông atfan Nó nhét đầy lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu và làm tăng độ đặc, tăng diện tích tiếp xúc, cường độ tăng lên Thường sử dụng các loại bột mịn từ đá vôi và dolomite.Có thể sử dụng bột khoáng

từ tro than đá, bột vỏ sò, hến, phù hợp với quy phạm

Bột khoáng phải khô, xốp, không lẫn chất bẩn, sét quá 5%

* Vai trò của bột khoáng trong chế tạo bê tông atfan: bột khoáng là thành phần

quan trọng trong hỗn hợp BT atfan Nó không những nhét đầy lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu lớn hơn làm tăng độ đặc của hốn hợp mà còn làm tăng diện tích tiếp xúc, làm cho bề mặt butin trên bề mặt khoáng càng mỏng và như vậy lực tương tác giữa chúng tăng lên cường độ của BT atfan cũng vì vậy mà tăng lên

khi trộn với bitum, bột khoáng cần tạo nên 1 lớp hoạt tính, ổn định nước tăng cường mối quan hệ vật lý, hóa học giữa bề mặt bột khoáng và bitum làm tăng cường độ BT atfan, cũng như làm tăng tính giòn của nó Vì vậy lượng bột khoáng chỉ dùng trong 1 giới hạn nhất định để tránh tăng độ hóa già của bitum trong BT

Câu 7; Phân tích lượng dùng bitum đến cường độ của bê tông atfan

Bê tông atfant là một loại đá nhân tạo, thành phần bao gồm chất kết dính hữu cơ như bitum hoặc guđrông, cốt liệu (cát, đá dăm, hay sỏi) và bột khoáng được trộn theo tỷ lệ thích hợp đem nhào trộn và lèn ép lại thành một khối rắn chắc

Cường độ bê tông atfan là Cường độ biểu thị khả năng chịu lực cua bê tông atfan ở các điều kiện nhiệt độ khác nhau

Cường độ chịu nén:Được xác định bằng cách nén mẫu bê tông hình trụ có đường kính bằng chiều cao = 101,7414 hoặc 50,5 mm ở các nhiệt độ nhất định 50o, 20o

và 0% Ở nhiệt độ càng thấp thì cường độ bê tông atfan càng cao

Ở 50oC hiển thị tính ổn định động của vật liệu chế tạo bê tông

Ở 0oC tính chống nứt

Ở 20oC nhiệt độ chuẩn để tiến hành thí nghiệm (Mỹ là 25oC và Pháp là 18oC) Cường độ chịu kéo: Có thể xác định theo phương pháp kéo nén nghiêng các mẫu nén Tính theo công thức:

=1 đối với vật liệu dẻo ( =0,63 đối với vật liệu giòn)

Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ của bê tông atfan

Ảnh hưởng của bitum: Phụ thuộc vào tỷ lệ, tính chất và thành phần bitum

cường độ bê tông giảm. giảm khả năng liên kết của nó xuống Quá ít sẽ không

đủ bao bọc bề mặt hạt vật liệu khoáng

lực liên kết giữa các hạt giảm.Quá nhiều tạo ra trong bitum lượng bitum tự do, làm vật liệu khoáng khó dịch lại gần nhau, nội ma sát giảm

Ảnh hưởng của cốt liệu: Phụ thuộc vào độ lớn, cường độ, thành phần hạt, thành phần khoáng, đặc trưng bề mặt của đá

Loại đá khác nhau cũng cho cường độ khác nhau.Loại đá bazơ và siêu bazơ sẽ liên kết tốt hơn loại đá axít

-Ảnh hưởng của bột khoáng:Phụ thuộc vào tính chất bột khoáng, hàm lượng bột khoáng và tỷ lệ của bitum trên bột khoáng

-Ảnh hưởng của độ đặc hỗn hợp bê tông atfan Hỗn hợp được lèn chặt, càng đặc chắc cường độ bê tông càng cao

\-Ảnh hưởng của nhiệt độ và tốc độ biến dạng…

CÂU 8.Thủy tinh xây dựng là gì?Đặc tính cấu tạo?

Thủy tinh là một dung dịch rắn ở dạng vô định hình nhận được bằng cách làm quá nguội khối silicat nóng chảy Để sản xuất thủy tinh người ta dùng cát thạch anh hạt nhỏ, tinh khiết, , , , dolomit, đá phấn và các loại phụ gia như , , ,

Về thành phần hóa học thì thủy tinh xây dựng gồm 75-80%

Tính chất của kính

Khối lượng riêng của kính thường là 2500 kg/m3 Khi tăng hàm lượng ôxýt chì thì khối lượng riêng có thể lên tối 6000 kg/m3

Modun đàn hồi của kính dao động trong khoảng 48000-83000 kG/m2 (đối với kính thạch anh – 71400 kG/m2) Sự có mặt của các ôx xýt , (có thể đến 12%) làm

modun đàn hồi tăng lên.

Độ bền hóa học: Thủy tinh có độ bền hóa học cao với đa sô các môi trường xâm thực trù và Các ôxýt kiềm càng ít thì độ bền hóa học của thủy tinh càng cao Đặc tính cơ học: Cường độ chịu nén của thủy tinh cao (700-1000 kG/cm3), cường

độ kéo thấp (35-85 kG/cm2) Độ cứng của kính silicat thường từ 5-7 Kính giòn nên chịu uốn và chịu va đập kém khoảng 0,2 kG/cm2

Tính chất quang học là tính chất cơ bản của kính đặc trưng bằng chỉ tiêu xuyên sang (trong suốt), chiết qiamg, phản quang, phản xạ Kính silicat thường cho tất cả những phần quang phổ nhìn thấy được đi qua và thực tế không cho tia tử ngoại và hồng ngoại đi qua Khi thay đổi thành phần và màu sắc kính có thể điều chỉnh được mức độ cho ánh sang xuyên qua

Tính dẫn nhiệt: Tùy thuộc vào thành phần mà kính thường có hệ số dẫn nhiệt từ 0,34-0,71 kcal/m.oC.h Kính thạch anh có hệ số dẫn nhiệt lớn nhất (1,16

kcal/m.oC.h) Kính chứa nhiều ôxýt kiềm có hệ số dẫn nhiệt nhỏ, hệ số nở nhiệt của kính thấp: kính thạch anh 5,8.10-7/oC-1, kính xây dựng thường 9.10-6 –

15.10-6/oC

Tính cách âm: Khả năng cách âm của thủy tinh là tương đối cao Theo chỉ tiêu này kính dày 1 cm tương đương với tường gạch dày 12 cm

Khả năng gia công cơ học: Cắt được bằng dao có đầu kim cương, mài nhẵn đánh bong được, ở trạng thái dẻo (khi nhiệt độ 800-1000oC) có thể tạo hình, thổi, kéo thành tấm, ống, sợi

NGUYÊN TẮC CHẾ TẠO KÍNH

Nguyên liệu chính để chế tạo kính là cát thạch anh, đá vôi, xôđa, và sunfat

natri.Nguyên liệu được nấu trong cà lò nấu thủy tinh cho đến nhiệt độ 1500oC Nhiệt độ 800-900oC là nhiệt độ hình thành silicat Vào cuối thời kì hình thành silicat nhiệt độ 1150-1200oC Khối thủy tinh trở thành trong suốt nhưng vẫn còn