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

Yêu cầu đối với Sinh viên sau khi học xong môn học VLXD- Hiểu sâu hơn về những tính chất của Vật liệu ảnh hưởng thế nào đến thiết kế và làm thế nào để giảm thiểu được sự hư hỏng của vật

Môn học: Vật liệu Xây dựng

Giáo viên HD: TS Nguyễn Quang Phú

Email: phuvlxd@wru.edu.vn

Email SV dowload tài li u: ệu:

vlxdcd50@yahoo.com.vn – password: tinchi

Trường Đại học Thủy lợi

Bộ môn Vật liệu Xây dựng

* 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 cơ bản) - Theodore W.Marotta - Giỏo trỡnh dịch của Mỹ.

 Giáo trình Thớ nghiệm Vật liệu Xây dựng - Trường Đại học Thủy lợi.

 Các tiêu chuẩn trong nước về VLXD (TCVN, TCN)

 Các tiêu chuẩn nước ngoài (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 trên mạng Internet.

* NỘI DUNG CHƯƠNG TRÌNH HỌC MÔN

Yêu cầu đối với Sinh viên sau khi học xong môn học VLXD

- Nắm được tại sao phải sử dụng VLXD và tầm quan

trọng của VL trong xây dựng.

- Phát triển kiến thức cơ bản về khoa học vật liệu và

những thuộc tính cơ bản của VLXD

- Làm quen và hiểu được những Tiêu chuẩn và những

Quy định về kiểm tra chất lượng vật liệu trong các Tiêu chuẩn cùng với việc kiểm soát chất lượng đó

- Hiểu và đánh giá được những tiêu chí ban đầu trong

việc lựa chọn vật liệu hợp lý và đảm bảo độ bền của vật liệu

Yêu cầu đối với Sinh viên sau khi học xong môn học VLXD

- Hiểu sâu hơn về những tính chất của Vật liệu ảnh hưởng thế nào đến thiết kế và làm thế nào để giảm thiểu được sự hư hỏng của vật liệu do sự hạn chế của vật liệu hoặc do quá trình thiết kế

- Phát triển những kỹ năng cơ bản về thí nghiệm VLXD và nắm được cách sử dụng các dụng cụ và thiết bị thí nghiệm.

- Có thể sử dụng được những công cụ về thống kê cơ bản phù hợp để lượng hóa các tính chất của vật liệu.

- Nâng cao khả năng phân tích, biểu thị các số liệu và chuẩn bị các báo cáo kỹ thuật về vật liệu, vấn đề kiểm tra chất lượng vật liệu và các tính chất kỹ thuật của VLXD

MỞ ĐẦU

1 Vai trò của VLXD

2 Sơ lược lịch sử phát triển của VLXD

3 Quá trình xây dựng công trình

4 Sự cần thiết của VLXD với yêu cầu chất lượng khác

nhau

5 Lựa chọn sử dụng VLXD

I VAI TRÒ CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG

 Là một yêu cầu không thể thiếu trong XD

 Chi phí vật liệu chiếm tỷ lệ lớn trong 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 quyết 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

III QUÁ TRÌNH XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

- Tên gọi đơn vị: CHỦ ĐẦU TƯ

- Cá nhân hoặc Tổ chức (Tư nhân hoặc nhà nước)

- N/vụ: Lựa chọn địa điểm xây dựng và các yêu cầu của CTrình

- Xác định nguồn kinh phí

- Tên gọi đơn vị: THI CÔNG

- Sử dụng: Vật liệu; Nhân công; Máy móc

- N/vụ và S/phẩm: Thi công và bàn giao CTrình đã hoàn thành

đúng thời hạn, đúng yêu cầu chất lượng.

Giám sát qua

TƯ VẤN GIÁM SÁT Giám sát

- Tên gọi đơn vị: TƯ VẤN THIẾT KẾ

- N/vụ: Thiết kế công trình theo nhiệm vụ của chủ đầu tư đề ra,

- Tuân theo đúng các qui phạm và tiêu chuẩn của nhà nước, ngành

- S/ph m: H s thi t k (B n v + thuy t minh + d ẩm: Hồ sơ thiết kế (Bản vẽ + thuyết minh + dự ồ sơ thiết kế (Bản vẽ + thuyết minh + dự ơ thiết kế (Bản vẽ + thuyết minh + dự ết kế (Bản vẽ + thuyết minh + dự ết kế (Bản vẽ + thuyết minh + dự ản vẽ + thuyết minh + dự ẽ + thuyết minh + dự ết kế (Bản vẽ + thuyết minh + dự ự toán)

IV SỰ CẦN THIẾT SỬ DỤNG VLXD VỚI YẤU CẦU CHẤT LƯỢNG KHÁC NHAU

Có khả năng chịu nước

Chống được nứt do áp lực đẩy ngược của nước và do đất nền lún

Chống ẩm tốt

Chống được sự ăn mòn của đất và nước

- Tường tầng hầm

Có khả năng chịu tải từ các tầng trên của nhà

Chịu được ứng suất bên của đất

Chống ẩm tốt

Chống lại sự ăn mòn của đất và nước

IV SỰ CẦN THIẾT SỬ DỤNG VLXD VỚI YẤU CẦU CHẤT LƯỢNG KHÁC NHAU

- Các loại sàn và trần khác

Tạo bề mặt phẳng

Có khả năng chịu nước

Chịu được tải trọng của đồ vật và người đặt lên mà không bị võng hoặc vỡ

Tạo dáng vẻ bề ngoài đẹp, có tính thẩm mỹ

Dễ lau chùi

Có khả năng cách âm, cách nhiệt tốt

- Tường bao ngoài

Gối đỡ cho sàn các tầng trên và mái

Chịu được lực xô ngang của gió

Tạo dáng vẻ bề ngoài đẹp, có tính thẩm mỹ

IV SỰ CẦN THIẾT SỬ DỤNG VLXD VỚI YẤU CẦU CHẤT LƯỢNG KHÁC NHAU

Tạo dáng vẻ ngoài 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, tuổi 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 loại vật liệu, kích thước, hình

dạng, phương pháp bảo quản và phương pháp nhanh tại chỗ

Chương I: Những tính chất cơ bản của VLXD

1 Tính chất vật lý: Khối lượng riêng, khối lượng thể tích,

độ rỗng, độ đặc, độ ẩm, độ bão hòa

2 Tính chất cơ học: Cường độ VL, biến dạng.

I Khối lượng riêng (tỷ khối): a (g/cm3)

1 Định nghĩa: KLR là khối lượng của một đơn vị thể tích vật

liệu khô ở trạng thái hoàn toàn đặc (bên trong không có lỗ

a 



II Khối lượng thể tích (dung khối): o k (g/cm3)

1 Định nghĩa: KL thể tích là khối lượng của một đơn vị thể

tích vật liệu khô ở trạng thái tự nhiên (bên trong có lỗ rỗng)

2 Công thức:

3 Ứng dụng: KLTT dùng để xác định độ đặc, độ rỗng, tính

toán phương tiện vận chuyển, khối lượng cấu kiện; phân loại

và phán đoán cường độ vật liệu

VD: ok của gạch đất sét: 1,6-1,9 g/cm3, bê tông nặng: 2,0-2,4 g/cm3, cát khô : 1,45-1,65 g/cm3,

k m

k

o 



II Khối lượng thể tích

Khối lượng thể tích khô:

k m

â m

bh m

III Độ rỗng: r (%)

1 Định nghĩa: Là tỷ số tính theo phần trăm giữa thể tích

rỗng có trong vật liệu so với thể tích tự nhiên của vật liệu

đó ở trạng thái khô

2 Công thức:

3 Ứng dụng: Dùng để phân loại và phán đoán cường độ vật

liệu, tính cấp phối bê tông, đánh giá hệ số thấm và hệ số truyền nhiệt của VL

VD: gạch đất sét: r=25-35%; cát, sỏi, đá dăm khô: r=20-60%;

Đá granít: 0,05-0,5%

20

% 100

IV Độ đặc: đ (%)

1 Định nghĩa: Là tỷ số tính theo phần trăm giữa thể tích đặc

của vật liệu so với thể tích tự nhiên của vật liệu đó ở trạng thái khô

V Những tính chất vật lý có liên quan đến nước

1 Các dạng nước có trong vật liệu:

c/ Nước mao quản

Hiện tượng làm ướt mặt ngoài VL; thấm nước mao quản;

thấm nước khuếch tán.

22

2 Độ ẩm, W(%)

 Định nghĩa: Là tỷ số giữa khối lượng nước có trong vật

liệu ở trạng thái ẩm so với khối lượng của vật liệu ở trạng thái khô

 Công thức:

23

%

100 G

G

m

â n

V Những tính chất vật lý có liên quan đến nước

3 Mức hút nước theo khối lượng, H p (%)

 Định nghĩa: Là tỷ số tính theo phần trăm giữa khối lượng

nước chứa trong vật liệu ở trạng thái bão hoà so với khối

lượng vật liệu đó ở trạng thái khô

 Công thức:

24

%

100G

G

m

bh n

%  

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 thái bão hoà so với thể

tích vật liệu ở trạng thái khô

V

V Hv

V Những tính chất vật lý có liên quan đến nước

5 Hệ số bão hòa nước B (%)

 Định nghĩa: Là tỷ số tính theo phần trăm giữa thể tích nước

chứa trong vật liệu ở trạng thái bão hoà so với thể tích rỗng của vật liệu

 Công thức:

- Vnbh = 0  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

%

100V

VB

r

bh n

%  

V Những tính chất vật lý có liên quan đến nước

6 Hệ số mềm hóa Mh:

- Định nghĩa: Hệ số mềm hoá là tỷ số giữa cường độ vật

liệu ở trạng thái bão hoà nước so với cường độ của nó ở trạng thái khô

 BT: mẫu cao 15cm; Vữa: mẫu cao 3cm; Mẫu được bảo

dưỡng 28 ngày (hoặc 60, 90, 180 ngày)

)/

(cm s H

t F

d

Q K

§3 Những tính chất cơ học của Vật liệu

I Cường độ của VL

1 Khái niệm về cường độ VL:

- Định nghĩa: Cường độ của vật liệu biểu thị khả năng chống lại

sự phá hoại của ứng suất xuất hiện trong vật liệu do ngoại lực gây ra Ký hiệu là 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 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 môi trường; iv) Hướng và thời gian chịu tải; tốc độ tăng tải; 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 hoại: Đúc mẫu tại hiện trường hoặc 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 và súng bật nẩy

31

Hình dạng kích thước mẫu tiêu chuẩn:

3 Số hiệu (mác) của vật liệu: M20, M30, M40….

Là giá trị qui ước được làm tròn từ cường độ giới hạn

(R ứng với tải trọng phá hoại) lấy trung bình của ít nhất

3 mẫu TN xác định trong các điều kiện tiêu chuẩn

(khuôn mẫu, cách chế tạo mẫu, cách bảo dưỡng mẫu

và thời gian bảo dưỡng)

34

I Cường độ của VL

II Tính biến dạng của VL

1 Biến dạng đàn hồi: Là loại biến dạng sẽ bị mất đi sau khi loại bỏ lực tác dụng

2 Biến dạng dư: Là loại biến dạng không thể khôi phục lại trạng thái ban đầu sau khi loại bỏ lực tác dụng

3 Từ biến: Là loại biến dạng tăng theo thời gian khi lực tác

dụng không đổi, tác dụng lâu dài lên vật liệu

35