Chương 1 NHỮNG TÍNH CHẤT CHỦ yếu của vật liệu xây DỰNG

TRNG I HC GIAO THễNG VN TI VIệN KHOA HọC Và CÔNG NGHệ XÂY DựNG GIAO THÔNG môn vật liệu xây dựng Chương NHNG TNH CHT CH YU CA VT LiU XY DNG Essential properties of construction materials Nguyễn Ngọc Lân Các nhóm tính chất VLXD Nhóm tính chất Vật lý Nhóm tính chất Cơ học xác định theo tiêu chuẩn: TCVN, TCN; ASTM, AASHTO, BS Nhóm tính chất Hoá học CC THễNG S TRNG THI V C TRNG CU TRC CA VT LIU 1.1 Khối lượng riêng () - Khái niệm: khối lượng riêng khối lượng đơn vị thể tích vật liệu trạng thái hoàn toàn đặc m Va - Phương pháp xác định: - Công thức xác định: - đơn vị: g/cm3; T/m3 + Khối lượng (m): sấy khô (to = 1105oC) đến khối lượng không đổi cân m + Thể tích mẫu vật liệu trạng thái hoàn toàn đặc (Va): vật liệu hoàn toàn đặc (kim loại, thuỷ tinh): Vt liu c gia công mu có kớch thc hỡnh học xác định đo kích thước sử dụng công thức toán học Va nhng loại vật liệu rỗng (đá, gạch, bêtông, cát): nghiền nhỏ d = 0,2 mm qua sàng 0,15 mm; sử dụng bỡnh Le Chatelier Va m1 m2 Vd Bng 1.1: Khối lượng riêng số loại vật liệu Loại vật liệu đá thiên nhiên Vật liệu huu (chất dẻo, bitum) Khối lượng rêng (g/cm) 2,2 - 2,3 0,8 - 1,6 Thép, gang 7,25 - 8,25 Gach đất sét nung 2,60 - 2,65 Bêtông nặng 2,10 - 2,60 Ximang 3,05 - 3,15 - ý nghĩa vận dụng: Phân biệt nhng loại vật liệu có hỡnh dáng bên giống nhau; Tính toán độ đặc, độ rỗng vật liệu; Tính toán thành phần vật liệu hỗn hợp 1.2 Khối lượng thể tích (o) - Khái niện: khối lượng đơn vị thể tích vật liệu trạng thái tự nhiên m - Công thức xác định: o Vo - Cách xác định: - đơn vị: g/cm3; T/m3 mẫu có kích thước hỡnh hc xỏc nh: + Khối lượng (m): sấy to=1105oC làm nguội cân xác định m; + Thể tích (Vo): đo sử dụng công thức toán học  mẫu VL kích thước hỡnh học xỏc nh: + Khối lượng (m): sấy to=1105oC làm nguội cân xác định m; + Thể tích (Vo): mẫu bọc parafin; sử dụng ống đong thể tích m1 V2 V1 V p ; m2 m1 Vp 0,93 nhóm vật liệu dng ht rời rạc (cát, sỏi, đá dam): sử dụng ca đong thể tích 100 mm Cân ca + vật liệu m1; Cân ca m2 Cân ca + nước cất m3 (m1 m2 ) n (m3 m2 ) Chú ý: điều chỉnh cho khoảng cách giưa miệng ca miệng cuống phễu = 100 mm - ý nghĩa: đánh giá sơ số tính chất khác vật liệu: độ rỗng, độ hút nước, cường độ Tính toán c, rng, khối lượng vật liệu hoc phận kt cu công trỡnh bi toỏn chuyn Bng 1.2: Khối lượng thể tích số loại vật liệu Loại vật liệu Khối lượng thể tích (g/cm3) đá granít 2,5 - 2,7 đá vôi 1,8 - 2,4 Gạch đất sét nung 1,6 - 1,9 Bêtông thường 2,0 - 2,4 Ximng trạng thái chặt 1,4 - 1,7 Cát trạng thái khô 1,45 - 1,65 đá sỏi 1,40 - 1,70 Gỗ thông 0,4 - 0,6 1.3 độ rỗng (r) - Khái niệm: tỷ số gia thể tích rỗng vật liệu với thể tích tự nhiên -Công thức xác định: Vr V Va Va r (1 ) 100,% V V V Vr r V0 - ý nghĩa: gián tiếp đánh giá chất lượng vật liệu: cường độ, độ hút nước, tính thấm Tính toán cấp phối bêtông Bng 1.3: độ rỗng số loại vật liệu Loại vật liệu độ rỗng, % Vật liệu hạt rời (cát, sỏi) 20 - 60 Vật liệu gỗ 10 - 30 đá granit Gạch sét nung 0,05 - 0,5 25 - 35 Các loại lỗ rỗng: Lỗ rỗng kín; Lỗ rỗng hở 1.4 độ mịn - Khái niệm: tiêu kỹ thuật dùng để đánh giá kích thước vật liệu dạng hạt rời rạc - Phương pháp xác định: Sàng qua cỡ sàng khác v tớnh lng lt qua sng(%); đo tỷ diện tích bề mặt (cm2/g); Lắng đọng chất lỏng - ý nghĩa: độ mịn ảnh hưởng đến Cấp phối vật liệu; Tương tác vật lý hoá học 2 Các tính chất vật lý liên quan đến nước 2.1 m - Khái niệm: tỷ lệ % lượng nước có vật liệu so với khối lượng khô vật liệu -Công thức xác định: mn ma m W 100,% m m - Phương pháp xác định: cân sấy (to= 1105oC) cân; - Các yếu tố ảnh hưởng: điều kiện môi trường (nhiệt độ, độ ẩm, áp suất); Bản chất vật liệu đặc trưng cấu trúc lỗ rỗng; - ảnh hưởng độ ẩm đến tính chất vật liệu: Co nở thể tích; Cường độ, khả nng cách nhiệt, cách âm 2.2 độ hút nước - Khái niệm: khả nng hút gi nước vt liu điều kiện bỡnh thường - Công thức xác định: độ hút nước theo khối lượng (Hp): độ hút nước theo thể tích (Hv): Quan hệ giưa Hp Hv: mn m w mk Hp 100 100,% mk mk Vn Hv 100,% V mw mk 100 Hv V m n k H p mw mk 100 n V n mk Hv mw mk 100,% n V Hv H p n - Phương pháp xác định: mẫu sấy khô ngâm nước (to=205oC; p= at) đến khối lượng chênh lệch nhỏ (0.2%) vớt mẫu lau khụ cân - ý nghĩa: độ hút nước phụ thuộc vào độ rỗng tính chất lỗ rỗng sơ đánh giá mức độ truyền nhiệt tính chất khác vật liệu - Các yếu tố ảnh hưởng: độ rỗng vật liệu; Cấu trúc lỗ rỗng vật liệu 2.3 độ bão hoà nước - Khái niệm: độ hút nước lớn vật liệu độ bão hoà nước tính theo khối lượng: Hpmax; độ bão hoà nước tính theo thể tích: Hvmax - Phương pháp xác định: Phương pháp gia nhiệt: sấy khô mẫu cân đun nước sôi vớt mẫu cân Phương pháp áp suất: sấy khô mẫu cân ngâm mẫu nước hạ áp suất (20 mmHg) đến không xuất bọt khí vớt mẫu cân xác định lượng nước có vật liệu - Hệ số bão hoà (Cbh): Cbh Vnbh H v C bh Vr r 2.4 Hệ số mềm - Là tiêu đặc trưng cho mức độ bền nước vật liệu tính theo công thức sau: đó: Rbh Km R Rbh- cường độ vật liệu trạng thái bão hoà nước, MPa; R - cường độ vật liệu trạng thái khô, MPa Hệ số mềm(Km) dùng để phân loại vật liệu xây dựng theo tính bền nước loại vật liệu có Km > 0.75 thi vật liệu gọi bền nước 2.5 Tính thấm nước - Khái niệm: tính chất nước thấm qua chiều dày vật liệu giưa hai bề mặt vật liệu có chênh lệch áp suất thủy tĩnh đánh giá hệ số thấm (Kth) tính toán theo công thức sau: Vn a K th , (m / h), S ( P1 P2 ).t đó: Vn - thể tích nước thấm qua khối vật liệu,m3; a - chiều dày khối vật liệu, m; S - diện tích khối vật liệu mà nước thấm qua,m3; P1, P2 - áp suất thuỷ tĩnh hai bề mặt khối vật liệu, mmHg; t - thời gian nước thấm qua khối vật liệu, h - Phương pháp xác định: Mỗi loại VL có phương pháp xác định khẳ nang chống thấm khác nhau; loại VL cứng, (bêtông, vưa) khẳ nang chống thấm xác định áp lực thấm lớn (mác chống thấm, Bi); kích thước mẫu: 1515 cm (BT), 33 (vua xây dựng); xung quanh mẫu bọc paraphin; khả nang chống thấm xác định áp lực nước lớn thấm qua mẫu - Các yếu tố ảnh hưởng: độ rỗng vật liệu; Cấu trúc lỗ rỗng vật liệu; Nhiệt độ nước - ý nghĩa: tiêu kỹ thuật quan trọng vật liệu dùng để xây dựng công trinh ngan nước 2.6 độ co ngót ẩm - Khái niệm: thay đổi thể tích, kích thước vật liệu độ ẩm thay đổi VL co độ ẩm giảm; VL nở độ ẩm tng - Phương pháp xác định: xác định độ giảm chiều dài 1m dài vật liệu độ ẩm thay đổi (mm/m) tính toán theo công thức sau: l chênh lệch chiều dài mẫu l thời điểm TN so với ban đầu,mm; l , mm / m l- chiều dài ban đầu mẫu thử VL, m - ý nghĩa: đặc trưng cho mức độ ổn định vật liệu độ ẩm thay đổi - Một số yếu tố ảnh hưởng: độ ẩm môi trường; đặc trưng cấu trúc lỗ rỗng vật liệu 3 CC TNH CHT VT Lí LIấN QUAN N NHIT 3.1 Tính truyền nhiệt - Khái nhiệm: tính chất nhiệt chuyền qua chiều dày khối vật liệu từ phía mặt có nhiệt độ cao sang mặt có nhiệt độ thấp .F(t2 t1 ).z Q , kCal a đó: F - diện tích bề mặt vật liệu truyền nhiệt, m; t1,t2 - nhiệt độ bề mặt vật liệu phía có nhiệt độ cao phía có nhiệt độ thấp, oC; a - chiều dày vật liệu, m; z - thời gian truyền nhiệt, h; - hệ số tryền nhiệt vật liệu Nó dùng để đánh giá mức độ truyền nhiệt vật liệu tính theo công thức sau: Q.a - phụ thuộc vào: , kCal/ m.C.h + độ rỗng, cấu trúc lỗ rỗng; F.(t2 t1).z + độ ẩm nhiệt độ thân vật liệu 3.2 Nhiệt dung nhiệt dung riêng - Nhiệt dung (Q): nhiệt lượng vật liệu thu vào toả nung nóng làm nguội Q C.m(t t1 ), kCal đó: m - khối lượng mẫu vật liệu, kg; t1,t2 - nhiệt độ vật liệu trước sau nung nóng, oC; C - nhiệt dung riêng vật liệu - Nhiệt dung riêng (C): Q C , kCal / kg o C m.(t t1 ) Nếu vật liệu hỗn hợp nhiều vật liệu thành phần: C1 m1 C m2 C n mn C hh m1 m2 mn m1, m2,,mn - khối lượng vật liệu thành phần, kg; C1, C2,Cn - nhiệt dung riêng vật liệu thành phần, kCal/kg 3.3 Tính chống cháy tính chịu lửa - Tính chống cháy: khả nng vật liệu chịu tác dụng lửa thời gian định Dựa vào tính chống cháy chia vật liệu thành nhóm: Nhóm vật liệu không cháy; Nhóm vật liệu khó cháy; Nhóm vật liệu dễ cháy -Tính chịu lửa: tính chất vật liệu chịu tác dụng lâu dài nhiệt độ cao mà không bị cháy biến hinh Dựa vào tính chịu lửa, vật liệu chia thành ba nhóm: Vật liệu chịu lửa; Vật liệu khó cháy; Vật liệu dễ cháy Thank you! [...]... lượng mẫu vật liệu, kg; t1,t2 - nhiệt độ vật liệu trước và sau khi nung nóng, oC; C - nhiệt dung riêng của vật liệu - Nhiệt dung riêng (C): Q C , kCal / kg o C m.(t 2 t1 ) Nếu vật liệu là hỗn hợp của nhiều vật liệu thành phần: C1 m1 C 2 m2 C n mn C hh m1 m2 mn m1, m2,,mn - khối lượng của vật liệu thành phần, kg; C1, C2,Cn - nhiệt dung riêng của các vật liệu thành phần, kCal/kg 3.3 Tính chống... và tính chịu lửa - Tính chống cháy: là khả nng của vật liệu chịu được tác dụng của ngọn lửa trong một thời gian nhất định Dựa vào tính chống cháy có thể chia vật liệu thành 3 nhóm: Nhóm vật liệu không cháy; Nhóm vật liệu khó cháy; Nhóm vật liệu dễ cháy -Tính chịu lửa: là tính chất của vật liệu chịu được tác dụng lâu dài của nhiệt độ cao mà không bị cháy và biến hinh Dựa vào tính chịu lửa, vật liệu. . .1. 3 độ rỗng (r) - Khái niệm: là tỷ số gia thể tích rỗng trong vật liệu với thể tích tự nhiên của nó -Công thức xác định: Vr V Va Va r 1 (1 ) 10 0,% V V V Vr r V0 - ý nghĩa: gián tiếp đánh giá chất lượng vật liệu: cường độ, độ hút nước, tính thấm Tính toán cấp phối bêtông Bng 1. 3: độ rỗng của một số loại vật liệu Loại vật liệu độ rỗng, % Vật liệu hạt rời (cát, sỏi) 20 - 60 Vật liệu gỗ 10 ... 2 .1 m - Khái niệm: là tỷ lệ % của lượng nước có trong vật liệu so với khối lượng khô của vật liệu -Công thức xác định: mn ma m W 10 0,% m m - Phương pháp xác định: cân sấy (to= 11 05oC) cân; - Các yếu tố ảnh hưởng: điều kiện môi trường (nhiệt độ, độ ẩm, áp suất); Bản chất vật liệu và đặc trưng cấu trúc các lỗ rỗng; - ảnh hưởng của độ ẩm đến các tính chất của vật liệu: Co nở thể tích; Cường độ,... - ý nghĩa: độ hút nước phụ thuộc vào độ rỗng và tính chất lỗ rỗng sơ bộ đánh giá được mức độ truyền nhiệt và các tính chất khác của vật liệu - Các yếu tố ảnh hưởng: độ rỗng của vật liệu; Cấu trúc lỗ rỗng của vật liệu 2.3 độ bão hoà nước - Khái niệm: là độ hút nước lớn nhất của vật liệu độ bão hoà nước tính theo khối lượng: Hpmax; độ bão hoà nước tính theo thể tích: Hvmax - Phương pháp xác định:... có trong vật liệu - Hệ số bão hoà (Cbh): Cbh 0 1 Vnbh H v C bh Vr r 2.4 Hệ số mềm - Là chỉ tiêu đặc trưng cho mức độ bền nước của vật liệu và được tính theo công thức sau: trong đó: Rbh Km R Rbh- cường độ vật liệu ở trạng thái bão hoà nước, MPa; R - cường độ vật liệu ở trạng thái khô, MPa Hệ số mềm(Km) được dùng để phân loại vật liệu xây dựng theo tính bền nước đối với nhưng loại vật liệu có Km... thi vật liệu đó được gọi là bền nước 2.5 Tính thấm nước - Khái niệm: là tính chất để cho nước thấm qua chiều dày vật liệu khi giưa hai bề mặt vật liệu có chênh lệch áp suất thủy tĩnh và được đánh giá bằng hệ số thấm (Kth) tính toán theo công thức sau: Vn a K th , (m / h), S ( P1 P2 ).t trong đó: Vn - thể tích nước thấm qua khối vật liệu, m3; a - chiều dày khối vật liệu, m; S - diện tích khối vật liệu. .. bằng độ giảm chiều dài của 1m dài vật liệu khi độ ẩm thay đổi (mm/m) và được tính toán theo công thức sau: l chênh lệch chiều dài của mẫu tại l thời điểm TN so với ban đầu,mm; l , mm / m l- chiều dài ban đầu của mẫu thử VL, m - ý nghĩa: đặc trưng cho mức độ ổn định của vật liệu khi độ ẩm thay đổi - Một số yếu tố ảnh hưởng: độ ẩm của môi trường; đặc trưng cấu trúc lỗ rỗng của vật liệu 3 CC TNH CHT... VT Lí LIấN QUAN N NHIT 3 .1 Tính truyền nhiệt - Khái nhiệm: là tính chất để cho nhiệt chuyền qua chiều dày khối vật liệu từ phía mặt có nhiệt độ cao sang mặt có nhiệt độ thấp .F(t2 t1 ).z Q , kCal a trong đó: F - diện tích bề mặt của tấm vật liệu truyền nhiệt, m; t1,t2 - nhiệt độ bề mặt tấm vật liệu ở phía có nhiệt độ cao và phía có nhiệt độ thấp, oC; a - chiều dày tấm vật liệu, m; z - thời gian truyền... thấm được xác định bằng áp lực nước lớn nhất thấm qua mẫu - Các yếu tố ảnh hưởng: độ rỗng của vật liệu; Cấu trúc lỗ rỗng của vật liệu; Nhiệt độ nước - ý nghĩa: là chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng đối với nhưng vật liệu được dùng để xây dựng các công trinh ngan nước 2.6 độ co ngót ẩm - Khái niệm: là sự thay đổi thể tích, kích thước của vật liệu khi độ ẩm thay đổi VL co khi độ ẩm giảm; VL nở khi độ ẩm ... giá chất lượng vật liệu: cường độ, độ hút nước, tính thấm Tính toán cấp phối bêtông Bng 1. 3: độ rỗng số loại vật liệu Loại vật liệu độ rỗng, % Vật liệu hạt rời (cát, sỏi) 20 - 60 Vật liệu gỗ 10 ... độ vật liệu trạng thái khô, MPa Hệ số mềm(Km) dùng để phân loại vật liệu xây dựng theo tính bền nước loại vật liệu có Km > 0.75 thi vật liệu gọi bền nước 2.5 Tính thấm nước - Khái niệm: tính chất. .. thời gian định Dựa vào tính chống cháy chia vật liệu thành nhóm: Nhóm vật liệu không cháy; Nhóm vật liệu khó cháy; Nhóm vật liệu dễ cháy -Tính chịu lửa: tính chất vật liệu chịu tác dụng lâu