Giáo trình vật liệu xây dựng

Chng M u I Tm quan trng ca vt liu xõy dng - Vt liu xõy dng chim mt t l rt ln tng giỏ thnh xõy dng ct ữ + (70 80)% i vi cỏc cụng trỡnh dõn dng v cụng nghip ữ + (70 75)% i vi cỏc cụng trỡnh giao thụng ữ + (50 55)% i vi cỏc cụng trỡnh thu li II S lc tỡnh hỡnh phỏt trin ngnh SX VLXD - Cựng vi s phỏt trin ca khoa hc k thut núi chung, ngnh VLXD cng ó phỏt trin t thụ s n hin i, t n gin n phc tp; cht lng vt liu ngy cng c nõng cao - T xa loi ngi ó bit dung cỏc vt liu cú sn thiờn nhiờn nh: t, rm r, ỏ g, gch mc, gch ngúi bng t sột nung - gn kt viờn gch, ỏ ri rc li vi nhau, ngi xa ó bit dựng s cht kt dớnh (CKD) rn khụng khớ nh vụi, thch cao - Do nhu cu xõy dng nhng cụng trỡnh tip xỳc vi nc v nm nc, ngi ta ó nghiờn ca nhng CKD mi nh: CKD hn hp; vụi thu; XMPL - n nay, ngi ta cng ó sn xut v s dng nhiu loi vt liu kim loi, BTCT, BT ng lc trc, gch Silicat, BT nh, BT cỏch nhit, chu nhit - K thut sn xut v s dng VLXD trờn th gii ó t n trỡnh cao, nhiu phng phỏp cụng ngh tiờn tin c ỏp dng nh nung vt liu gm bng lũ tunel, nung ximng bng lũ quay vi nhiờn liu lng, khớ; SX cỏc cu kin bờtụng ng lc trc vi kớch thc ln - Phng hng phỏt trin ngnh VLXD: + Xõy dng thờm nhiu nh mỏy SX VLXD cụng sut ln vi k thut hin i + Phỏt trin cỏc loi VL mi nh: III Phõn loi vt liu xõy dng Theo bn cht, VL chia lm loi chớnh: 1/ Vt liu vụ c - Vt liu ỏ thiờn nhiờn - Vt liu nung - Cỏc loi cht kt dớnh vụ c - Bờtụng, va - Cỏc loi ỏ nhõn to khụng nung 2/ Vt liu hu c - G, tre, bittum - VL keo, cht do, sn, vộcni, matit - VL polime 3/ Vt liu kim loi - Gang, thộp, cỏc loi kim loi mu, hp kim Chng Cỏc Tớnh Cht Ch Yu Ca Vt Liu Xõy Dng I Nhng thụng s c trng cho trng thỏi v cu trỳc ca vt liu Khi lng th tớch ca vt liu 1.1 nh ngha KLTT l lng ca mt n v th tớch vt liu trng thỏi t nhiờn bao gm c th tớch l rng cú nú 1.2 Cụng thc m V0 v (1-1) = Trong ú: v 3 - Khi lng th tớch ca vt liu (g/cm , kg/m , T/m ) m - Khi lng ca mu VL trng thỏi t nhiờn (g) V - Th tớch ca VL trng thỏi t nhiờn (cm ) v Vớ d: Gch: = (1,7 v ỏ: ữ = (1,5 ữ v 1,9) g/cm ; Cỏt: = (1,5 ữ 1,65) g/cm ; v 1,7) g/cm ; Xi mng: = (1,1 ữ 1,3) g/cm ; 1.3 Phng phỏp xỏc nh Luụn c xỏc nh bng thc nghim ữ a/ Khi lng m: Sy khụ vt liu (105 110) oC n lng khụng i Cõn b/ Th tớch Vo: - Mu cú hỡnh dng xỏc nh : Phng phỏp o trc tip Tớnh V theo cụng thc: c1 d1 c3 c2 d3 b2 a1 h1 h2 h4 a2 h3 d2 b1 a3 d4 b3 atb = (a1 + a2 + a3)/3 dtb = (d1 + d2 + d3 + d4)/4 btb = (b1 + b2 +b3)/3 htb = (h1 + h2 + h3 + h4)/4 ctb = (c1 + c2 + c3)/3 Tru o V = d2tb hh htb/4 V = atb ì btb ì ctb Hỡnh 1.1: Hỡnh v mu tr v mu lp phng - Mu cú hỡnh dng bt k: Phng phỏp cht lng ri ch + Sy khụ mu VL n lng khụng i + ngui v cõn mu c m + Nhỳng mu vo parafin (nn) núng chy v cõn c m + Cho nc vo ng nghim n vch V + Nhỳng mu vo ng nghim, mc nc tng n vch V (* Lu ý: Cỏch c giỏ tr mc nc l giỏ tr thp nht ca mt cong.) m1 V2 V1 VP v (1-2) = m m1 0,93 p (1-3) V = Paraphin V1 Mẫu VL ban đầu V2 Mẫu VL sau nhúng Hỡnh 1.2: Xỏc nh KLTT ca VL cú hỡnh dng bt kỡ - Mu ri rc (ximng, cỏt, ỏ, si): vt liu t chiu cao nht nh xung 1dng c cú th tớch ó bit trc theo quy nh (ca, thựng ong 1l, 2l, 5l) Máng dẫn 100 Vật chứa (ống đ ong) Hỡnh 1.3: Xỏc nh KLTT ng ca vt liu 1.4 Cỏc yu t nh hng - Cu to ca vt liu: hỡnh thnh quỏ trỡnh cụng ngh - m: thay i theo thi gian tu theo iu kin khớ hu cụng trỡnh * Chỳ ý: Khi lng th tớch tiờu chun: l lng c xỏc nh iu kin m tc bng 0% (w = 0% - VL khụ) v c xỏc nh bng cụng thc: v w v = (1+ 0,01W) (1-4) Cụng thc ny ch ỳng VL khụng thay i th tớch cú m (ỏ) tc Vớ d: m tiờu chun ca g : w = 12% 1.5 í ngha v ng dng thc t - Phỏn oỏn mt s tớnh cht: cng , hỳt nc, rng, dn nhit nng hay nh - La chn phng tin chuyn, kho cha - Tớnh toỏn trng lng bn thõn ca kt cu Khi lng riờng ca vt liu 2.1 nh ngha KLR l lng ca mt n v th tớch vt liu trng thỏi hon ton c 2.2 Cụng thc = m Va (1-5) Trong ú: 3 - l lng riờng ca vt liu, (g/cm , kg/m , T/m ) m - l lng mu vt liu trng thỏi hon ton khụ, (g) Va - l th tớch mu vt liu trng thỏi hon ton c,(cm ) Vớ d: Gch: = 2,65 g/cm ; Cỏt: ỏ: = 2,5 g/cm ; Xi mng: 2.3 Phng phỏp xỏc nh = 2,6 g/cm ; = 3,1 g/cm xem VL Bng thc nghim: ữ a Khi lng m: Sy khụ vt liu (105 110) C n lng khụng i Cõn a b Th tớch V : - Vt liu cú hỡnh hc rừ rng - Vt liu cú hỡnh dng bt kỡ o trc tip kớch thc v tớnh theo cụng thc a Dựng phng phỏp cht lng ri ch tỡm V - Vt liu cú l rng thỡ tỡm bng phng phỏp bỡnh t trng + Nghin nh mu VL lt qua sng 0,25 mm Cõn c m 1 + Cho cht lng vo bỡnh cú th tớch V + Cho VL vo bỡnh, dõng lờn cú th tớch V + em cõn lng VL cũn li l m = m1 m2 V2 V1 (1-6) *Chỳ ý: Cht lng dựng xỏc nh KLR phi khụng cú tỏc dng hoỏ hc vi VL lm thớ nghim Vớ d: Xỏc nh KLR ca xi mng thỡ dựng cht lng l du 2.4 Cỏc yu t nh hng Bn cht ca VLXD 2.5 í ngha v ng dng thc t - L mt i lng vt lý c bn ca VLXD - ỏnh giỏ bn cht ca vt liu: c hay rng rng v c ca vt liu 3.1 nh ngha a/ rng: L t l phn trm gia th tớch cỏc l rng cú vt liu trờn th tớch t nhiờn ca vt liu ú b/ c: L t l phn trm gia th tớch c ca VL v th tớch t nhiờn ca nú 3.2 Cụng thc a/ Cụng thc v n v o rng: Vr V0 100 r= (1-7) (%) Trong ú: r - l rng, % Vr - l th tớch l rng vt liu, cm3 Vo- l th tớch t nhiờn ca vt liu, cm3 Ngoi ra, rng cũn cú th c tớnh theo cụng thc sau: (1 v ).100 (1-8) r= (%) Trong ú : v - l lng th tớch ca vt liu trng thỏi khụ, g/cm 3; - l lng riờng ca vt liu, g/cm3 b/ Cụng thc v n v o c: Va V0 = 100 (1-9) (%) Trong ú: - l c, %; a V - l th tớch c ca vt liu, cm3 Vo - l th tớch t nhiờn ca vt liu, cm3 ; 3.3 Quan h gia rng v c r = (1- ).100% (1-10) 3.4 Phng phỏp xỏc nh v Thụng qua v 3.5 Cỏc yu t nh hng Khụng chu nh hng ca bt kỡ yu t no 3.6 í ngha v ng dng Cú nh hng rt ln n cỏc tớnh cht khỏc ca VL nh: KLR, KLTT, cng , hỳt nc, tớnh truyn nhit v.v mn ca vt liu 4.1 nh ngha mn hay ln ca vt liu dng ht, dng bt l i lng ỏnh giỏ kớch thc ht ca nú 4.2 Phng phỏp xỏc nh ỏnh giỏ bng t din tớch b mt (cm /g) hoc bng lng lt sng, lng sút sng tiờu chun (%) Dng c sng tiờu chun ph thuc vo tng loi VL o Vớ d: mn ca xi mng c sng qua sng tiờu chun N 009 (4900 l/cm ) * Chỳ ý: Hin ngi ta cũn s dng phng phỏp lng h 4.3 í ngha - Quyt nh kh nng tng tỏc ca VL vi mụi trng (hot ng hoỏ hc, phõn tỏn mụi trng) - nh hng n rng gia cỏc ht Vỡ vy, tu tng mc ớch s dng m cn tng hay gim mn II Nhng tớnh cht cú liờn quan n nc ca vt liu Liờn kt gia nc v vt liu 1.1 Cỏc trng thỏi ca nc cú vt liu Vt liu luụn cha mt lng nc nht nh Tu theo bn cht ca vt liu, thnh phn, tớnh cht b mt v c tớnh l rng ca nú m mc liờn kt gia vt liu vi nc cú khỏc Da vo mc liờn kt gia nc v vt liu m nc cú vt liu c chia thnh loi: Nc hoỏ lý, nc hoỏ hc v nc c hc a/ Nc hoỏ lý (nc hp ph): l cỏc phn t nc nm trờn b mt rn ca VL, liờn kt vi b mt rn VL bng lc Vanộcvan hoc bng lc tnh in b mt (nc mng) Nc hoỏ lý ch thay i di tỏc dng ca iu kin mụi trng (nhit , m) Khi H 2O nhit nc t > 250 C thỡ nc s tỏch liờn kt Trong trng hp ny, c tớnh ca VL thay i khụng nhiu b/ Nc hoỏ hc: l nc nm thnh phn hoỏ hc ca vt liu v mt nc thỡ vt liu s thay i thnh phn v tớnh cht Nc liờn kt cỏc thnh phn VL vi lc liờn H 2O kt rt ln Khi nhit ca ca nc t Vớ d: 2 > 750 C (Cao lanh) CaSO 2H O (Thch cao) > 500 C thỡ nc mi tỏch liờn kt Al O 2SiO 2H O Al O 2SiO + 2H O (Mờtacaolanh) > 500 C CaSO + 2H O (Thch cao khan) c/ Nc c hc (nc mao qun, nc t do): cha cỏc l rng, mao qun ca vt liu nhit thng, chỳng cú th thoỏt VL hoc i vo VL vt liu hu nh khụng thay i Tớnh cht ca 1.2 Hin tng trao i nc gia VLXD v mụi trung Ch xy i vi nc t v mt phn nc hp ph Lỳc u, ỏp sut nc cú VL bng 0, cũn ỏp sut nc bờn ngoi > Chớnh s chờnh lch ỏp sut v ngoi l rng h ca VLXD l nguyờn nhõn dn n hin tng nc thoỏt hay xõm nhp vo VL Hin tng ny xy liờn tc v ph thuc vo thụng s mụi trng l nhit v m khụng khớ Nú ch dng li t n cõn bng v ỏp sut riờng ca hi nc v ngoi l rng ca vt liu Cỏc i lng c trng cú liờn quan n nc ca VL 2.1 hỳt nc (H) a/ nh ngha: L i lng ỏnh giỏ kh nng hỳt v gi nc ca vt liu iu kin thng (v nhit v ỏp sut) b/ Cụng thc v n v o hỳt nc c xỏc nh theo lng v theo th tớch: p - Theo lng H : mn mk p H mu m k 100 mk 100 = (%) = (1-11) (%) v - Theo th tớch H : Vn Vo v mu m k 100 V0 n 100 H = (%) = (1-12) (%) Trong ú: n m - Khi lng nc hỳt (gi) VL (g) k m - Khi lng ca VL trng thỏi khụ (g) u m - Khi lng ca VL trng thỏi t (g) V - Th tớch t nhiờn ca VL (cm ) n V - Th tớch ca nc cú VL (cm ) n n - Khi lng riờng ca nc, p - Quan h gia H v H v = g/cm Bài giảng Vật Liệu Xây Dựng + ú o s , l bin dng n hi tc thi v bin dng n hi chm + Bin dng d + d d = m s c tớnh bng cụng thc: m :bin dng tng cng ng vi thi gian t ti nht: + nht ca bờtụng atphan khụng cú giỏ tr c nh, tu theo tớnh cht vt liu v tc bin dng: ( ) Cú th xỏc nh mt s nht sau: ' ' = d dt + nht gii hn ln nht + nht nh nht = + nht hiu qu: m = + nht do: xut hin vựng thc t cu trỳc b phỏ hoi i vi vựng phỏ hoi kt cu P d dt P Pk d dt + ú: Pk - gii hn chy, daN/cm2 m = dh + d = + Bin dng tng cng: + E + Cỏc ch tiờu mụun n hi, nht v gii hn chy ng vi nhit khai thỏc bờtụng atphan l rt quan trng kim tra cht lng ca chỳng 157 GVC.Ths Trng Th Kim Xuõn 157 - - Bài giảng Vật Liệu Xây Dựng 10.3.3 mi mũn + mi mũn ca bờ tụng atphan xy tỏc dng ca lc ma sỏt chng mi mũn cng cao c ca bờ tụng, cng ca ct liu v s dớnh bỏm ca ỏ vi bitum cng ln Loi bờ tụng dựng ỏ granit ( cng Morh) chng mi mũn tt hn dựng ỏ vụi 10.3.4 n nh nc + Bờ tụng atphan b m lõu ngy cú th b phỏ hoi liờn kt cu trỳc b yu i Tớnh n nh nc ph thuc vo c v s n nh ca dớnh bỏm n nh nc ca bờ tụng atphan c xỏc nh thụng qua bóo hũa nc trng phng v h s mm (Km) H s mm yờu cu khụng c thp hn 0,9 cũn ngõm di ngy nc (14ngy) yờu cu khụng nh hn 0,8 10.3.5 rng ca bờtụng atphan + rng ca bờ tụng atphan (thng l 3-7%) cú nh hng ln n n nh nc L rng bờ tụng cú th l l rng h hoc l rng kớn Gim kớch thc ht thỡ s lng l rng kớn khụng thm nc tng lờn + rng bờtụng atphan cho kh nng kt lun v s hp lý v thnh phn cp phi ht ca hn hp S sai lch v rng so vi rng chun mc thp chng t rng vic la chn lng bitum l chớnh xỏc Nu lch mc ln cho thy lng bitum, thnh phn ht khoỏng la chn l cha chớnh xỏc Bờtụng atphan c cn cú rng gii hn t 6% 10.3.6 n nh nhit + H s n nh nhit tớnh chớnh xỏc bng 0,01 c xỏc nh theo cụng thc: Kt = + R60 R20 + Trong ú: R20, R60 l cng chu nộn ca mu bờtụng atphan khụ nhit 20 v 600C 10.3.7 Tớnh d to hỡnh ca hn hp bờtụng atphan + Tớnh d to hỡnh ca hn hp bờtụng atphan l m bo cho vic chuyn, ri m chc bờtụng atphan cng nh cht lng ca bờtụng sau thi cụng t cỏc yờu cu k thut trờn c s thnh phn vt liu ó la chn ỳng Tớnh d to hỡnh c c trng bng hay cng ca hn hp Cn c vo chia hn 158 GVC.Ths Trng Th Kim Xuõn 158 - - Bài giảng Vật Liệu Xây Dựng hp ca bờtụng lm hai loi: v chy Bờtụng c m chc bng lu hoc m chn ng Bờtụng chy c m nộn nh trng lng bn than + Mc d to hỡnh ca hn hp bờtụng atphan ri núng c ỏnh giỏ da trờn c s xỏc nh thi gian v lc kộo mu kim loi hỡnh nún tiờu chun hn hp (phng phỏp I.A Rbiev) Bng 10.3.7.1.1.a.1 Quy nh v Dng hn hp + Quy nh ch tiờu + Lc + Thi (daN gian (gy) ) Hn hp ht nh + 2+ 10-12,5 2,5 Hn hp ht va + 2,35 + 11,5-15 -3 Hn hp cng +