Đề cương và lời giải Vật liệu xây dựng p2 - ĐH Kiến Trúc HN

Đề cương và lời giải Vật liệu xây dựng p2 - ĐH Kiến Trúc HN By Trần Đại Nghĩa

Câu 1: Ảnh hưởng của cấu trúc và cấu tạo VL đến khả năng dẫn nhiệt củaVLXD? Từ đó rút ra nguyên lý chế tạo VLCN dùng trong XD ?

1 Khả năng cách nhiệt (hay dẫn nhiệt) phụ thuộc vào:

 Độ rỗng VL Đặc tính lỗ rỗng Sự phân bố lỗ rỗng Kích thước lỗ rỗng

 : Phụ thuộc nguồn nhiệt.

 Để tang độ cách nhiệt trong công nghệ VLCN người ta cố gắng tạo rỗng choVL có dạng lỗ tổ ong nhỏ, lớp khí mỏng nằm giữa các lớp sợi.

 Phụ thuộc tỉ lệ giữa thể tích không khí trong các lỗ rỗng kín và thể tích chất rắntrong 1 đơn vị thể tích VL.

+ Lớp chất rắn bọc các túi khí càng mỏng thì VL cách nhiệt càng tốt.

+ VL xốp, có khối lượng thể tích rất nhỏ và có thể tích khí rất lớn, và vai tròcủa chất rắn trong sự truyền nhiệt trở thành ko đáng kể  Hệ số dẫn nhiệt xấpxỉ hệ số dẫn nhiệt của không khí.

2 Phương pháp tạo cấu trúc rỗng cho VLCN

 Để tạo VL có cấu trúc tổ ong  phương pháp tách khí và tạo bọt.

 PP nhào trộn với lượng nước dư thừa, rồi chế tạo hỗn hợp tạo hình, làm bay hơinước từ sp tạo hình trong quá trình sấy và nung (sử dụng phụ gia cháy).

 Tạo bộ khung sợi là pp tạo rỗng chủ yếu cho VL sợi (bông khoáng, tấm sợi gỗép).

 Định vị cấu trúc rỗng bằng gia công nhiệt Tăng tách nhiệt để tạo lỗ rỗng kín

Câu 2: Để thi công công trình cách nhiệt, cần quan tâm đến các tính chất nào củavật liệu và kết cấu? tại sao cách nhiệt phải đi đôi vs chống thấm

- Vật liệu cách nhiệt là vl có hệ số dẫn nhiệt không lớn hơn 0,157 W/m.0C, và được dùng để bảo vệ cho nhà, các thiết bị công nghệ, ống dẫn, máy lạnh công nghiệp

- Để thi công công trình cách nhiệt cần quan tâm:

a, Tính dẫn nhiệt của vật liệu

- tính dẫn nhiệt của vl phụ thuộc vào độ ẩm môi trường, khí và hơi nước nằm trong lỗ rỗng

- độ ẩm của vl có ý nghĩa lớn đv độ dẫn nhiệt nói chung vì hệ số dẫn nhiệt của nước rất lớn, gấp 25 lần độ dẫn nhiệt của kk nằm trong lỗ rỗng kín, nhỏ

b, Cường độ chịu nén

- VLcn có cường độ chịu nén ko lớn- Vl dạng sợi có cường độ chịu uốn cao

- Vl phải có cường độ sao cho ko bị hư hỏng trong quá trình vẫn chuyển, sắp kho, xây cất và sử dụng

e, Tính chịu lửa

- Tính chịu lửa liên quan đến độ chống cháy của vk, tức là khả năng bắt lửa và cháy

- Vl dễ cháy chỉ có thể sử dụng khi dùng các biện pháp chống cháy

- Tính chống cháy của vl được xđ dưới sự td của nhiệt độ to= 800-850 oC trong 20p

f, tính bền hóa và bền sinh vật

- Vlcn xốp dễ bị khí và hơi xâm thực trong môi trường xung quanh thấm vào CKD và vlcn hữu cơ phải có độ bền sinh vật: khả năng chống lại sự td của nấm mốc và côn trùng

Câu 3: Thủy tinh xd là gì? Nguyên liệu chủ yếu? đặc tính cấu tạo? theo anh chịcần quan tâm đến tc nào của vl kính dùng trong xd?

A, kn

Thủy tinh là 1 dd rắn ở dạng vô định hình có được khi làm nguội đột ngột khối silicatnóng chảy

B, nguyên liệu chủ yếu

Nguyên liệu chính: Nguyên liệu chính và 1 số sp công nghiệp: cát thạch anh, soda, đôlomit, đá vôi…

Nguyên liệu phụ: chất làm trong, chất khử, chất tạo màu… > rút ngắn quá trình nấu và tạo các tính chất yêu cầu cho kính.

C, đặc tính cấu tạo

- Khối lượng riêng: 2,5 g/cm3 (2,2 – 6)

- Độ bền hóa học: Phụ thuộc vào tp hóa học, oxit kiềm càng ít thì độ bền hóa

học càng cao Có độ bền cao đối với các môi trường xâm thực ( trừ HF, H3PO4)

- Đặc tính cơ học

+ chịu kéo thấp+ chịu nén cao

+ sợi thủy tinh đường kính 4-10 µm – cường độ kéo 1000-4000KG/cm3

+ modun đàn hồi: (4,5-9,5).104KG/cm2 (4,8 – 8,3)

+ thủy tinh ko có biến dạng dẻo, giòn chịu va đập kém (0,2 KG/cm2 )

- Tính chất quang học: là tc quan trọng, đặc trưng cho chỉ tiêu

+ tính xuyên sáng: chiết quang, phản quang, tán xạ.

+kính silicat thường cho tất cả phần quang phổ nhìn thấy đi qua, không cho tia tử ngoại và hồng ngoại đi qua.

+ hệ số xuyên sáng: 0,89 – thay đổi tp, màu sắc  hs xuyên sáng thay đổi

+ tính dẫn nhiệt

Câu 4: Tc xd của CKDHC? Ưu nhược điểm?

- Đặc tính kĩ thuật

+ dễ lk với vl khoáng bằng lớp màng mỏng và bề, ổn định nước

+ có độ nhớt nhất định nhờ đó mà trong tg thi công nó bao bọc vl khoáng

 Trong quá trình làm việc: gắn kết những vl khoáng thành 1 khối đồng nhất, tạo cường độ cần thiết

+ tương đối ổn định khí quyển, ít thay đổi tc trong quá trình sử dụng

+ hòa tan ít trong nước và trong axit vô cơ, tan nhiều trong dung môi hữu cơ

- ứng dụng : xd các lớp phủ mặt đường, vỉa hè, nền nhà công cộng

bảo vệ bê tông và kim loại khỏi bị ăn mòn hoặc chống phóng xạ

Câu 5: Thành phần nhóm, cấu trúc bitum dầu mỏ?

A, Thành phần nhóm của BT dầu mỏ

+ Nhóm chất dầu: Chiếm khoảng 45-60% gồm những hợp chất có phân tử lượng thấp(300-600), không màu, khối lượng riêng nhỏ (0,91-0,925) Làm cho Bitum có tính lỏng nếu hàm lượng nhóm này tăng thì tính quánh của bitum giảm.

+ Nhóm chất nhựa Chiếm khoảng 15-30% Gồm những hợp chất có phân tử lượng cao hơn ( 600-900), màu nâu sẫm, kl riêng xấp xỉ 1 Hàm lượng tăng làm cho tính dẻo của bitum tăng

+ Nhóm atfan rắn, giòn gồm những hợp chất có phân tử lượng lớn (1000- 6000), khối lượng riêng 1,1-1,15 Có màu nâu sẫm hoặc đen, không bị phân giải khi đốt nhiết đọ cao hơn 300oC thì bị phân giải ra khí Hàm lượng tăng thì tính quánh và nhiệt độ hóa mềm của bitum cũng tăng Hàm lượng khoảng 10-38%

+ Nhóm cacben và cacboit: hàm lượng nhỏ hơn 1,5%, làm bitum kém dẻo

+ Nhóm axit atfan và các anhydrit: hàm lượng khoảng 1% Khi hàm lượng tăng lên làm cho khả năng thấm ướt và cường độ liên kết của bitum với bề mặt vật liệu khoáng dạng cacbonat tăng lên

+ Nhóm parafin: là những hydrocacbua ở dạng rắn hàm lượng khoảng 5% Hàm lượng paraffin tăng thì nhiệt độ hóa mềm, tính giòn của bitum ở nhiệt độ thấp sẽ tăng lên

B, cấu trúc của bitum dầu mỏ

- cấu trúc cơ bản của bitum là ctruc mixen – được coi là những pha phân tán + pha phân tán: asfalt

+ xung quanh pha phân tán: chất nhựa + môi trường phân tán: chất dầu

- bitum quánh và cứng  mixen chiếm tỉ lệ rất lớn- Bitum lỏng  mixen chiếm tỉ lệ rất nhỏ

- Cấu tạo các nhóm trong bitum (dầu, nhựa, asfalt)  tạo nên các cấu trúc phân tán khác nhau ( sol, gel, sol-gel)

+ sol: chất dầu và chất nhựa lớn+ gel: tỉ lệ asfalt lớn

+ sol-gel: cấu trúc đặc trưng quánh ở nhiệt độ thường  vật liệu có tc đàn hồi dẻo, tính nhớt

Câu 6: Tính quánh, tính dẻo, tính ổn định nhiệt, tính dím bám lên bề mặt vật liệu khoáng? Các yếu tố ảnh hưởng?

+ Tính quánh: Ảnh hưởng nhiều đến các tính chất cơ học của hỗn hợp vật liệu khoáng với chất kết dính Khi hàm lượng nhóm chất dầu giảm thì độ quánh của bitum tăng Khi nhiệt độ tăng độ quánh của bitum giảm

+ Tính dẻo: đặc trưng cho khả năng biến dạng của bitum dưới tác dụng của ngoại lực Phụ thuộc vào nhiệt độ và thành phần nhóm Nhiệt độ tăng, tính dẻo tăng và ngược lại+ Tính ổn định nhiệt: Khi nhiệt độ thay đổi, tính quánh, tính dẻo của bitum cũng thay đổi sự thay đổi càng nhỏ thì bitum có tính ổn định nhiệt càng cao Phụ thuộc vào tp hóa học của bitum Hàm lượng nhóm atfan tăng thì tính ổn định nhiệt cũng tăng+ Tính dính bám với bề mặt vật liệu khoáng: khi nhào trộn bitum với vl khoáng, các hạt khoáng dc thấm ướt bằng bitum và tạo thành lớp hấp phụ Khi đó các phân tử bitum trong lớp này tương tác với phân tử của vl khoáng ở lớp bề mặt bằng tương tác hóa học hay vật lý Tương tác hóa học thì cường độ liên kết sẽ lớn hơn Phụ thuộc vào tính chất của bitum và tính chất của vl khoáng Bitum có độ phân cực càng lớn thì liên kết với vl khoáng càng tốt độ phân cực phụ thuộc vào hàm lượng nhóm chất nhựa.

Câu 7: Vật liệu chế tạo betong atfan? Tại sao trong chết tạo BTA lại phải đốt nóng cốt liệu trước khi trộn với bitum?

*Vật liệu chế tạo bê tông atfan

+ Đá dăm hay sỏi: có thể là đá dăm sản xuất từ đá tự nhiên, đá dăm chế tạo từ cuội, hoặc đá dăm chế tạo từ xỉ lò cao Không được phép dùng đá dăm chế tạo từ vôi sét, sa thạch sét và phiến thạch sét.Đá dăm dùng để chế tạo bê tông atfan chỉ được phép chứa các hạt dẹt Đá dăm cần phải liên kết tốt với bitum Các loại đá vôi, dolomit , diaba tốt hơn các loại đá axit Nếu dùng đá liên kết kém vs bitum thì phải gia công đá bằng các chất phụ gia hoạt tính như vôi, xi măng hoặc cho thêm chất phụ gia hoạt động bề mặt vào bitum Đá cần phải sạch, lượng ngậm bẩn không lớn hơn 1%.

+ Cát: vai trò của cát là chèn các kẽ hở giữa các hạt cốt liệu lớn, làm tăng độ đặc của hỗn hợp Cát thiên nhiên để chế tạo bê tông atfan chỉ dùng loại hạt lớn và hạt vừa Cát nghiền cần phải chế tạo từ đá có cường độ không nhỏ hơn cường độ của đá dùng làm đá dăm Bẩn < 3%, cường độ cát nhân tạo >= 1000 KG/cm2

+ Bột khoáng: vai trò của bột khoáng không những lấp đầy lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu lớn hơn mà còn làm tăng diện tích tiếp xúc, làm cho màng bitum trên mặt hạt khoáng càng mỏng và như vậy lực tương tác giữa chúng tăng lên, cường độ của bê tông cũng tăng lên.Lượng bột khoáng chỉ dùng trong một giới hạn nhất định đề tránh làm tăng tốc độ hóa già của bitum Bột khoáng để chế tạo bê tông atfan thường sử dụng các loại bột mịn từ đá vôi và đá đolomit vật liệu chế tạo bột khoáng cần phải sạch Bột khoáng cần phải khô, xốp, khi trộn với bitum không được vón cục Bẩn < 5%.

+ Bitum: thường dùng bitum dầu mỏ (quánh và lỏng : bt đường)

*Chế tạo bê tông atfan phải đun nóng cốt liệu trước khi trộn với bitum vì: tính quánh của bitum phụ thuộc vào nhiệt độ Khi nhiệt độ tăng thì tính quánh giảm làm cho cốt liệu có thể dễ dàng trộn với bitum và khoảng cách giữa các hạt cốt liệu trong bitum sẽ nhỏ hơn BT chảy dẻo  bao bọc quanh bề mặt cốt liệu  liên kết giữa cốt liệu – BT tăng lên Dễ nhào trộn và lèn chặt cốt liệu trong hỗn hợp với BT

Câu 8: Các tính chất cơ bản của bê tông atfan

+ Cường độ: Biểu thị khả năng chịu lực của bê tông atfan ở các điều kiện nhiệt độ khác nhau

Cường độ chịu nén là cường độ giới hạn khi nén các mẫu chuẩn trong điều kiện nhiệt độ và đặt tải trọng theo quy định

Cường độ chịu kéo của bê tông atfan khá cao cho phép bê tông atfan có độ chống nứtcao

Cường độ của bê tông atfan phụ thuộc vào tỉ lệ thành phần vật liệu chế tạo, đặc biệt sự thay đổi lượng bitum, lượng bột khoáng làm thay đổi đáng kể cường độ

+ Tính lưu biến: Khi chất tải không chỉ làm phát sinh biến dạng thuận nghịch mà cả biến dạng ko thuận nghịch Giá trị của các biến dạng đó, ở 1 nhiệt độ nhất định liên quan đến mức độ chất tải, thời gian tác dụng của tải trọng và tốc độ biến dạng Đó là biểu hiện của tính lưu biến.

Từ biến: Là quá trình biến dạng dẻo xảy ra 1 cách từ từ liên tục trong VL dưới tác dụng lâu dài của tải trọng tĩnh.

Trùng ứng suất: Là quá trình giảm ứng suất trong VL khi biến dạng không thay đổi (Là quá trình biến dạng đàn hồi  biến dạng dẻo)

+ Độ mài mòn:Là đặc tính giảm khối lượng trên 1cm2 bề mặt vật liệu Phụ thuộc vào cường độ và độ cứng của vật liệu khoáng vật

+ Độ ổn định nước: Phụ thuộc vào thành phần khoáng vật của vật liệu chế tạo Nước dễ dàng thấm ướt bề mặt hạt đá vôi và làm mất lực dính kết của chất kết dính hữu cơ với hạt, làm giảm độ ổn định nước của bê tông atfan Nếu vật liệu khoáng ổn định nước sẽ tạo ra màng liên kết bền vững, đảm bảo dộ ổn định nước cho bê tông atfan+ Độ rỗng của bê tông atfan: độ rỗng trong bê tông atfan khẳng định sự hợp lý của thành phần cấp phối hạt của hỗn hợp

+ Tính dễ tạo hình: Được đặc trưng bằng độ dẻo hay cứng của hỗn hợp tính dễ tạo hình của bê tông atfan là đảm bảo cho việc vận chuyển, dải, đầm chắc bê tông atfan cũng như chất lượng bê tông sau khi thi công

Câu 9: Phân tích vai trò của bột khoáng trong chế tạo Bê tông Asfalt?

Bột khoáng là thành phần quan trọng trong hỗn hợp bê tông atfan Nó không những nhét đầy lỗ rỗng giữa các loại cốt liệu lớn hơn làm tăng độ đặc của hỗn hợp mà còn làm tăng diện tích tiếp xúc, làm cho màng bitum trên mặt khoáng càng mỏng và như vậy lực tương tác giữa chúng tăng lên, cường độ của bê tông atfan vì vậy cũng tăng lênKhi trộn với bitum, bột khoáng cần tạo nên một lớp hoạt tính, ổn định nước Mối quan hệ vật lý, hóa học giữa bề mặt hạt bột khoáng và bitum làm tăng cường độ bê tông atfan, nhưng cũng làm tăng tính giòn của nó Vì vậy lượng bột khoáng chỉ dùng trọng 1 giới hạn nhất định để tránh làm tăng tốc độ hóa già của bitum trong bê tông

Câu 10: Phân tích ảnh hưởng của tỉ lệ Bitum/Bột khoáng đến cường độ của bê tông atfan

Lượng bột khoáng chỉ dùng trọng 1 giới hạn nhất định để tránh làm tăng tốc độ hóa giàcủa bitum trong bê tông Vì khi trộn bột khoáng với bitum thì mối quan hệ vật lý và hóa học giữa bề mặt hạt bột khoáng và bitum làm tăng cường độ của bê tông nhưng cũng làm tăng tính giòn của nó

 BT/BK quá cao dẫn đến:

+ Độ dẻo tăng, biến dạng dẻo tang

+ Cường độ giảm, hiện tượng từ biến và chùng ứng suất tang BT/BK quá thấp:

+ Độ quánh cao gây khó trộn và lèn chặt trong thi công, nhào trộn.+ Tính giòn của BTA tang lên  chất lượng BTA giảm