Bài giảng vật liệu xây dựng chương i TS nguyễn quang phú

Trường Đại học Thủy lợi Bộ môn Vật liệu Xây dựng Môn học: Vật liệu Xây dựng Giáo viên HD: TS Nguyễn Quang Phú Email: phuvlxd@wru.edu.vn Email SV dowload tài liệu: vlxdcd50@yahoo.com.vn – password: tinchi * CÁC MÔN HỌC LIÊN QUAN    Học phần tiên quyết: Hóa học, Vật lý Học phần học trước: Sức bền vật liệu; Địa chất công trình Học phần song hành: Cơ học vật rắn TÀI LIỆU PHỤC VỤ MÔN HỌC  Giáo trình Vật liệu Xây dựng - Trường ĐH Thủy lợi  Basic Construction Materials (Vật liệu Xõy dựng bản) Theodore W.Marotta - Giỏo trỡnh dịch Mỹ  Giáo trình Thớ nghiệm Vật liệu Xây dựng - Trường Đại học Thủy lợi  Các tiêu chuẩn nước VLXD (TCVN, TCN)  Các tiêu chuẩn nước (ASTM: American Society of Testing and Material; ACI: American Concrete Institute; BS: British Standard,…)  Các tài liệu tham khảo khác có liên quan đến vật liệu, thông tin mạng Internet * NỘI DUNG CHƯƠNG TRÌNH HỌC MÔN VLXD tớn (45 tiết) - Lý thuyết : 30 tiết - Bài tập nhỏ + Bài tập lớn + Kiểm tra:15 tiết * CÁCH ĐÁNH GIÁ ĐIỂM Điểm trình Điểm thi : 30% : 70% Cỏch tớnh điểm quỏ trỡnh: Chuyên cần: 10 điểm BTL : 10 điểm Kiểm tra : 10 điểm Tổng: 30/3  ĐQT Yêu cầu Sinh viên sau học xong môn học VLXD - Nắm phải sử dụng VLXD tầm quan trọng VL xây dựng - Phát triển kiến thức khoa học vật liệu thuộc tính VLXD - Làm quen hiểu Tiêu chuẩn Quy định kiểm tra chất lượng vật liệu Tiêu chuẩn với việc kiểm soát chất lượng - Hiểu đánh giá tiêu chí ban đầu việc lựa chọn vật liệu hợp lý đảm bảo độ bền vật liệu Yêu cầu Sinh viên sau học xong môn học VLXD - Hiểu sâu tính chất Vật liệu ảnh hưởng đến thiết kế làm để giảm thiểu hư hỏng vật liệu hạn chế vật liệu trình thiết kế - Phát triển kỹ thí nghiệm VLXD nắm cách sử dụng dụng cụ thiết bị thí nghiệm - Có thể sử dụng công cụ thống kê phù hợp để lượng hóa tính chất vật liệu - Nâng cao khả phân tích, biểu thị số liệu chuẩn bị báo cáo kỹ thuật vật liệu, vấn đề kiểm tra chất lượng vật liệu tính chất kỹ thuật VLXD MỞ ĐẦU Vai trò VLXD Sơ lược lịch sử phát triển VLXD Quá trình xây dựng công trình Sự cần thiết VLXD với yêu cầu chất lượng khác Lựa chọn sử dụng VLXD I VAI TRÒ CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG  Là yêu cầu thiếu XD  Chi phí vật liệu chiếm tỷ lệ lớn tổng giá thành công trình (50-75%)  Chất lượng vật liệu có ảnh hưởng lớn đến chất lượng công trình  VLXD có vai trò quan trọng định  Chất lượng (Yêu cầu kỹ thuật)  Giá thành (Tớnh kinh tế) II LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH VLXD THỄ SƠ HIỆN ĐẠI TINH VI IV Độ đặc: đ (%) Định nghĩa: Là tỷ số tính theo phần trăm thể tích đặc vật liệu so với thể tích tự nhiên vật liệu trạng thái khô Công thức: Va đ = k ×100% Vo Ứng dụng: Dùng để phân loại đánh giá cường độ vật liệu 21 V Những tính chất vật lý có liên quan đến nước Các dạng nước có vật liệu: a/ Nước kết tinh + Cao lanh: Al2O3.2SiO2.2H2O  Al2O3.2SiO2 + 2H2O (ở 700-800oC ) + Thạch cao: CaSO4.2H2O  CaSO4 + 2H2O (ở 700oC) b/ Nước hấp phụ c/ Nước mao quản Hiện tượng làm ướt mặt VL; thấm nước mao quản; thấm nước khuếch tán 22 V Những tính chất vật lý có liên quan đến nước Độ ẩm, W(%)   Định nghĩa: Là tỷ số khối lượng nước có vật liệu trạng thái ẩm so với khối lượng vật liệu trạng thái khô â G Công thức: W% = n ×100% G km 23 V Những tính chất vật lý có liên quan đến nước Mức hút nước theo khối lượng, Hp (%)   Định nghĩa: Là tỷ số tính theo phần trăm khối lượng nước chứa vật liệu trạng thái bão hoà so với khối lượng vật liệu trạng thái khô G bh Hp % = nk ×100% Công thức: Gm 24 V Những tính chất vật lý có liên quan đến nước Mức hút nước theo thể tích, Hv (%)   Định nghĩa: Là tỷ số tính theo phần trăm thể tích nước chứa vật liệu trạng thái bão hoà so với thể tích vật liệu trạng thái khô Vnbh Công thức: Hv% = k ×100% Vo 25 V Những tính chất vật lý có liên quan đến nước Hệ số bão hòa nước B (%)   Định nghĩa: Là tỷ số tính theo phần trăm thể tích nước chứa vật liệu trạng thái bão hoà so với thể tích rỗng vật liệu Vnbh ×100% Công thức: B% = Vr - Vnbh =  B = 0: Vật không thấm nước - Vnbh < Vr  B < 1: Vật bão hoà nước không hoàn toàn - Vnbh = Vr  B = 1: Vật bão hoà nước hoàn toàn 26 V Những tính chất vật lý có liên quan đến nước Hệ số mềm hóa Mh: - Định nghĩa: Hệ số mềm hoá tỷ số cường độ vật liệu trạng thái bão hoà nước so với cường độ trạng thái khô R bh - Công thức: Mh = Rk Mh > 0,8 gọi VL chịu nước; Mh cao VL chịu nước Đối với CTTL yêu cầu Mh ≥ 0,85 27 V Những tính chất vật lý có liên quan đến nước Tính thấm nước VL:    Tính thấm nước VL đặc trưng hệ số thấm K mác chống thấm B Q×d K= (cm / s ) Công thức: F ×t × H Mác chống thấm B: Trị số áp lực lớn mà mẫu thử không để nước thấm qua Mác chống thấm thường B-2, B-4, B-6, B-8, … BT: mẫu cao 15cm; Vữa: mẫu cao 3cm; Mẫu bảo dưỡng 28 ngày (hoặc 60, 90, 180 ngày) Xung quanh mẫu bọc parafin 28 §3 Những tính chất học Vật liệu I Cường độ VL Khái niệm cường độ VL: - Định nghĩa: Cường độ vật liệu biểu thị khả chống lại phá hoại ứng suất xuất vật liệu ngoại lực gây Ký hiệu R (KG/cm2 = daN/cm2; MPa = 1N/mm2) - Phân loại: cường độ nén (Rn), kéo (Rk), uốn (Ru), xoắn (Rx) - Phân loại vật liệu: VL giòn; VL dẻo - Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ VL: i) Thành phần cấu tạo cấu trúc vật liệu; ii) Độ đặc, độ rỗng VL; iii) Nhiệt độ độ ẩm môi trường; iv) Hướng thời gian chịu tải; tốc độ tăng tải; v) Kích thước mẫu TN Hệ số hiệu chỉnh cường độ bê tông dùng khuôn mẫu khác I Cường độ VL Xác định cường độ: a/ PP phá hoại: Đúc mẫu trường khoan lấy mẫu (kích thước tiêu chuẩn), nén (kéo, uốn…) để xác định cường độ phá hoại b/ PP không phá hoại (Non Destructive Testing) Dùng xung siêu âm Dùng súng bật nảy Kết hợp xung siêu âm súng bật nẩy 31 Hình dạng kích thước mẫu tiêu chuẩn: + Rk: Rk = Pk/F  Mẫu lăng trụ: Rk = Pk/a2; BT: axaxh = (5x5x50) cm (hoặc: 10x10x80 cm)  Mẫu trụ tròn: Rk = 4Pk/πd2 (Xi măng: Mẫu số 8) + Ru: Ru = 3Pl/2bh2 (1 lực tập trung) Ru = 3P(l-a)/bh2 (2 lực tập trung) - Đối với XM: (4x4x16) cm; BT: (15x15x60) cm; gỗ: (2x2x30) cm I Cường độ VL  Hình dạng kích thước mẫu tiêu chuẩn: + Rn : Rn = Pn/F  Mẫu lập phương: Rn = Pn/a2 - Đối với bê tông: Dmax = 50 mm, a = 20cm; Dmax < 50 mm, a = 15cm hay 10cm; Dmax > 50 mm, a = 30cm - Vữa: (7,07x7,07x7,07) cm; - Đá thiên nhiên: (5x5x5) cm  Mẫu trụ tròn: Rn = 4Pn/πd2; (Đối với BT: D = 15 cm; H = 30cm) 33 I Cường độ VL Số hiệu (mác) vật liệu: M20, M30, M40… Là giá trị qui ước làm tròn từ cường độ giới hạn (R ứng với tải trọng phá hoại) lấy trung bình mẫu TN xác định điều kiện tiêu chuẩn (khuôn mẫu, cách chế tạo mẫu, cách bảo dưỡng mẫu thời gian bảo dưỡng) 34 II Tính biến dạng VL Biến dạng đàn hồi: Là loại biến dạng bị sau loại bỏ lực tác dụng Biến dạng dư: Là loại biến dạng khôi phục lại trạng thái ban đầu sau loại bỏ lực tác dụng Từ biến: Là loại biến dạng tăng theo thời gian lực tác dụng không đổi, tác dụng lâu dài lên vật liệu 35 [...]... qui ước được làm tròn từ cường độ gi i hạn (R ứng v i t i trọng phá ho i) lấy trung bình của ít nhất 3 mẫu TN xác định trong các i u kiện tiêu chuẩn (khuôn mẫu, cách chế tạo mẫu, cách bảo dưỡng mẫu và th i gian bảo dưỡng) 34 II Tính biến dạng của VL 1 Biến dạng đàn h i: Là lo i biến dạng sẽ bị mất i sau khi lo i bỏ lực tác dụng 2 Biến dạng dư: Là lo i biến dạng không thể kh i phục l i trạng th i. .. Xung quanh mẫu bọc parafin 28 §3 Những tính chất cơ học của Vật liệu I Cường độ của VL 1 Kh i niệm về cường độ VL: - Định nghĩa: Cường độ của vật liệu biểu thị khả năng chống l i sự phá ho i của ứng suất xuất hiện trong vật liệu do ngo i lực gây ra Ký hiệu là R (KG/cm2 = daN/cm2; MPa = 1N/mm2) - Phân lo i: cường độ nén (Rn), kéo (Rk), uốn (Ru), xoắn (Rx) - Phân lo i vật liệu: VL giòn; VL dẻo - Các yếu... theo phần trăm giữa kh i lượng nước chứa trong vật liệu ở trạng th i bão hoà so v i kh i lượng vật liệu đó ở trạng th i khô G bh Hp % = nk ×100% Công thức: Gm 24 V Những tính chất vật lý có liên quan đến nước 4 Mức hút nước theo thể tích, Hv (%)   Định nghĩa: Là tỷ số tính theo phần trăm giữa thể tích nước chứa trong vật liệu ở trạng th i bão hoà so v i thể tích vật liệu ở trạng th i khô Vnbh Công... hưởng đến cường độ của VL: i) Thành phần cấu tạo và cấu trúc vật liệu; ii) Độ đặc, độ rỗng của VL; iii) Nhiệt độ và độ ẩm m i trường; iv) Hướng và th i gian chịu t i; tốc độ tăng t i; v) Kích thước mẫu TN Hệ số hiệu chỉnh cường độ bê tông khi dùng khuôn mẫu khác nhau I Cường độ của VL 2 Xác định cường độ: a/ PP phá ho i: Đúc mẫu t i hiện trường hoặc khoan lấy mẫu (kích thước tiêu chuẩn), nén (kéo, uốn…)... Định nghĩa: Là tỷ số tính theo phần trăm giữa thể tích đặc của vật liệu so v i thể tích tự nhiên của vật liệu đó ở trạng th i khô 2 Công thức: Va đ = k ×100% Vo 3 Ứng dụng: Dùng để phân lo i và đánh giá cường độ vật liệu 21 V Những tính chất vật lý có liên quan đến nước 1 Các dạng nước có trong vật liệu: a/ Nước kết tinh + Cao lanh: Al2O3.2SiO2.2H2O  Al2O3.2SiO2 + 2H2O (ở 700-800oC ) + Thạch cao: CaSO4.2H2O... g/cm3, 18 II Kh i lượng thể tích Kh i lượng thể tích khô: ( k G γ ok = mk g / cm 3 Vo ) Kh i lượng thể tích ẩm: ( â G γ âo = mâ g / cm 3 Vo ) Kh i lượng thể tích bão hòa: γ obh ( G bh = mbh g / cm 3 Vo ) • Nếu vật liệu có thể tích không đ i khi độ ẩm thay đ i: Vok = Voâ = Vobh • Nếu vật liệu có thể tích thay đ i khi độ ẩm thay đ i: Vok ≠ Voâ ≠ Vobh • Trong sx đá dăm γ okđv = γ ađd 19 III Độ rỗng:... kh i nhà Tạo dáng vẻ ngo i đẹp, có tính thẩm mỹ Có khả năng cách âm, cách nhiệt tốt V LỰA CHỌN SỬ DỤNG VẬT LIỆU 1 Phân tích vấn đề (Yêu cầu chất lượng, tu i thọ, chi phí cho phép và chi phí bảo dưỡng) 2 So sánh những vật liệu hay sản phẩm sẵn có theo những tiêu chí đặt ra ở bước 1 3 Thiết kế hay lựa chọn lo i vật liệu, kích thước, hình dạng, phương pháp bảo quản và phương pháp nhanh t i chỗ Chương I: ... Là tỷ số tính theo phần trăm giữa thể tích rỗng có trong vật liệu so v i thể tích tự nhiên của vật liệu đó ở trạng th i khô 2 Công thức: Vr r = k ×100% Vo 3 Ứng dụng: Dùng để phân lo i và phán đoán cường độ vật liệu, tính cấp ph i bê tông, đánh giá hệ số thấm và hệ số truyền nhiệt của VL VD: gạch đất sét: r=25-35%; cát, s i, đá dăm khô: r=2060%; Đá granít: 0,05-0,5% 20 IV Độ đặc: đ (%) 1 Định nghĩa:... Nước mao quản Hiện tượng làm ướt mặt ngo i VL; thấm nước mao quản; thấm nước khuếch tán 22 V Những tính chất vật lý có liên quan đến nước 2 Độ ẩm, W(%)   Định nghĩa: Là tỷ số giữa kh i lượng nước có trong vật liệu ở trạng th i ẩm so v i kh i lượng của vật liệu ở trạng th i khô â G Công thức: W% = n ×100% G km 23 V Những tính chất vật lý có liên quan đến nước 3 Mức hút nước theo kh i lượng, Hp (%)... ngo i G i đỡ cho sàn các tầng trên và m i Chịu được lực xô ngang của gió Tạo dáng vẻ bề ngo i đẹp, có tính thẩm mỹ IV SỰ CẦN THIẾT SỬ DỤNG VLXD V I YẤU CẦU CHẤT LƯỢNG KHÁC NHAU - Vách ngăn G i đỡ cho sàn và m i Tạo dáng đẹp, có tính thẩm mỹ Có khả năng cách âm, cách nhiệt tốt - M i Chống ẩm tốt Chịu được tuyết và các lo i t i trọng khác Chịu được các lực tác dụng của gió, giữ cho m i không bị bay đi ... VL xây dựng - Phát triển kiến thức khoa học vật liệu thuộc tính VLXD - Làm quen hiểu Tiêu chuẩn Quy định kiểm tra chất lượng vật liệu Tiêu chuẩn v i việc kiểm soát chất lượng - Hiểu đánh giá tiêu... liên quan đến vật liệu, thông tin mạng Internet * N I DUNG CHƯƠNG TRÌNH HỌC MÔN VLXD tớn (45 tiết) - Lý thuyết : 30 tiết - B i tập nhỏ + B i tập lớn + Kiểm tra:15 tiết * CÁCH ĐÁNH GIÁ I M i m... Vật liệu Xây dựng - Trường ĐH Thủy l i  Basic Construction Materials (Vật liệu Xõy dựng bản) Theodore W.Marotta - Giỏo trỡnh dịch Mỹ  Giáo trình Thớ nghiệm Vật liệu Xây dựng - Trường Đ i học Thủy