Bài giảng môn Vật liệu xây dựng – Chương 1

Bài giảng môn Vật liệu xây dựng – Chương 1: Các tính chất cơ lý chủ yếu của vật liệu xây dựng được biên soạn nhằm cung cấp các kiến thức tính chất vật lý của vật liệu xây dựng; các tính chất cơ học của vật liệu xây dựng. Mời các bạn cùng tham khảo bài giảng để nắm chắc các kiến thức, phục vụ cho quá trình học tập và nghiên cứu.

CHƯƠNG CÁC TÍNH CHẤT CƠ-LÝ CHỦ YẾU CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG 1 CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ : 1.1 Khối lượng riêng - a (g/cm3) : 1.1.1 Khái niệm : - Khối lượng riêng (γa) khối lượng đơn vị thể tích vật liệu trạng thái hoàn toàn đặc 1.1.2 Công thức : G (g/cm3, kg/m3, T/m3) a  Va G : khối lượng mẫu thí nghiệm trạng thái hoàn toàn khô (g) Va : thể tích đặc tuyệt đối mẫu thí nghiệm (cm3) 1.1.3 Phương pháp xác định :  Vật liệu đặc hoàn toàn, có kích thước hình học rõ ràng thép, kính : dùng cân kỹ thuật, thước đo,… để xác định  Vật liệu đặc hoàn toàn kích thước hình học rõ ràng : dùng ống đong có chia tỉ lệ thể tích để xác định, sử dụng phương pháp cân nước  Vật liệu hoàn toàn dặc,rời rạc xi măng, cát : dùng bình tỉ trọng (bình Le Chatelier) để xác định 1.1.4 Ý nghóa : - Tính độ đặc, độ rỗng vật liệu - Phân loại vật liệu loại - Tính cấp phối bêtông bình Le Chatelier Portland Cement Le Chatelier flask ( ASTM C 188 or AASHTO T 133) Khối lượng riêng số vật liệu -Đá thiên nhiên -Vật liệu hữu -Gang, thép -Gạch đất sét nung -Betong nặng 2,2 – 3,3 g/cm3 0,8 – 1,6 g/cm3 7,25 – 8,25 g/cm3 2,60 – 2,65 g/cm3 2,10 – 2,60 g/cm3 1.2 Khối lượng thể tích - o (g/cm3) : 1.2.1 Khái niệm : - Khối lượng thể tích (γo) khối lượng đơn vị thể tích vật liệu trạng thái tự nhiên 1.2.2 Công thức : o G  Vo (g/cm3, kg/m3, T/m3) G : khoái lượng mẫu thí nghiệm trạng thái hoàn toàn khô (g) Vo: thể tích mẫu thí nghiệm trạng thái tự nhiên (cm3) 1.2.3 Phương pháp xác định :  Vật liệu có kích thước hình học rõ ràng : dùng cân, thước xác định khối lượng khối lượng thể tích  Mẫu vật liệu có hình dáng : dùng parafin bọc mẫu thử trước, cân mẫu bọc paraffine chất lỏng, tìm thể tích chất lỏng dời chỗ để xác định thể tích mẫu thử  Vật liệu rời rạc : dùng dụng cụ có dung tích biết trước xác định theo tiêu chuẩn hành Phễu chứa ximăng Giá đỡ Cửa quay Thùng đong Vị trí đo để xác định khối lượng thể tích mẫu vật liệu có kích thước hình học xác định Bộ dụng cụ xác định khối lượng thể tích mẫu vật liệu dạng rời rạc Khối lượng thể tích số vật liệu -Đá sỏi -Gỗ thông -Gạch đất sét nung -Betong -Đá vôi 1400 – 1700 kg/m3 400 – 700 kg/m3 1600 – 1900 kg/m3 2000 – 2400kg/m3 1800 – 2400 kg/m3 1.2.4 YÙ nghóa : Vật liệu ẩm, o cao Biết o dự đoán cường độ, khả dẫn nhiệt vật liệu Tính độ đặc, độ rỗng vật liệu, trọng lượng cấu kiện Chọn phương tiện vận chuyển Tính cấp phối be âtông  o  a ow : khối lượng thể tích trạng thái ẩm vật liệu xác định theo công thức:  ow G W G(1  W)   Vow Vow 10 Bộ khuôn 44 16 cm Máy TN uốn-nén vữa XM Bàn tạo hình vữa XM 39 2.2.3 Hệ số an toàn : Hệ số an toàn k tỉ số cường độ giới hạn thực cường độ tối đa cho phép vật liệu R R : cường độ giới hạn thực k  [R ] [R] : cường độ tối đa cho phép 2.2.4 Hệ số phẩm chất vật liệu : Kpc Hệ số phẩm chất vật liệu tỉ số cường độ R khối lượng thể tích o vật liệu Kpc dùng để đánh giá phẩm chất vật liệu R : cường độ giới hạn vật liệu, kG/cm2 R K pc  o o : khối lượng thể tích vật liệu, kg/m3 Gạch : Kpc = 0,029 Thép CT3 : Kpc = 0,51 Bêtông(15MPa) : Kpc = 0,06 Goã xoan : Kpc = 0,7 40 2.3 Độ cứng : Là khả vật liệu chống lại xuyên đâm vật thể khác cứng Có phương pháp xác định độ cứng : - Đối với vật liệu khoáng vô : Bảng phân loại độ cứng Morhs Bậc thang Morhs 10 Tên khoáng vật Talc Thạch cao Calcite Fluorite Apatite Octoclaze Thạch anh Topaze Coridon Kim cương Đặc điểm độ cứng Morhs Rất mềm, rạch móng tay Mềm đến cứng vừa, rạch dao thép Cứng đến cứng, dùng để rạch thành vệt kính kim loại 41 Dụng cụ xác định độ cứng khoáng vật vô & Bảng thang độ cứng Mohs Ongle: móng tay, móng chân, vuốt Topaze: hoàng ngọc Laiton: đồng, thau 42 43 44 45 46 Kim cương 47 - Đối với kim loại, gỗ : độ cứng Brinell (kgf/mm2) Dùng viên bi thép có đường kính D(mm) ấn vào vật liệu cần thử lực P (kgf) Dựa vào đường kính vết lõm d(mm) nông hay sâu bề mặt vật liệu để xác định theo công thức : P 2P HBR   F .D.(D  D2  d2 ) P  k D K : hệ số phẩm chất phụ thuộc vào tính chất vật liệu 2.4 Độ mài mòn (g/cm2): Là khả vật liệu chịu tác dụng lực ma sát G1  G2 Mm  F F : tiết diện mẫu, (cm2 ) G1,G2 : khối lượng mẫu trước, sau bị mài mòn (g) Thiết bị mài máy quay.Khi TN người ta cho thêm cát thạch anh có 48 cỡ hạt (0,3 – 0,6)mm với liều lượng 2,5litre cát / 1000 vòng Máy đo độ cứng Brinell Máy đo Ma sát, Mài mịn 49 2.5 Độ va đập (kG.m/cm3): Là công cần thiết (kG.m) để đập vỡ đơn vị thể tích vật liệu (cm3) mẫu thí nghiệm Cách xác định Dùng búa máy va chạm thả cho cầu thép có khối lượng G rơi liên tục độ cao xác định h vào bề mặt mẫu vật liệu n lần xuất vết nứt mẫu Công phá hoại tải trọng va chạm gây ra: Avc = g.G.h.n -Độ chống va chạm: avc = Avc/V0 50 2.6 Độ hao mòn (%): Là khả vật liệu chịu tác dụng đồng thời lực mài mòn va chạm Cách xác định Đập nhỏ vật liệu thành viên khoảng 100g, cho kg vật liệu vào thùng quay Cho thùng quay 10000 vòng lấy mẫu ra, đem sàng qua sàng mm Độ hao mòn : G1  G G1 : khối lượng mẫu TN (g) Hm  (%) G2 : khối lượng mẫu sót lại sàng 2mm (g) G1 Q < 4% Q = 4-6% Q = 6-10% Q = 10-15% Q >15% : vật liệu chống hao mòn khõe : vật liệu chống hao mòn khõe : vật liệu chống hao mòn trung bình : vật liệu chống hao mịn yếu : vật liệu chống hao mòn yếu 51 Thiết bị xác định độ hao mịn 52 2.7.Tính chống cháy Là khả vật liệu chịu tác động trực tiếp lửa thời gian định mà không bị phá hoại Căn vào khả chống cháy, vật liệu chia thành nhóm: -Vật liệu không cháy, không bị biến dạng -Vật liệu không cháy, nhựng biến dạng nhiều -Vật liệu khó cháy -Vật liệu dễ cháy 2.8 Tính chịu nhiệt Là khả vật liệu chịu tác động nhiệt độ cao thời gian dài mà không bị phá hoại (bị chảy) Căn vào khả chịu nhiệt, vật liệu chia thành nhóm: -Vật liệu chịu nhiệt: chịu nhiệt độ > 15800C -Vật liệu khó chảy: chịu nhiệt độ từ 1350 - 15800C -Vật liệu dễ chảy: chịu nhiệt độ < 13500C 53 ... chất vật liệu -Tính chất vật liệu -Áp lực nước lên vật liệu Hệ số thấm số vật liệu (cm/sec) Đất sét 1- 6 .10 -6 Cát pha sét 1- 6 .10 -4 Cát hạt nhỏ 1- 6 .10 -3 Cát hạt thô 1- 6 .10 -2 Đá granite 5,35 .10 -9... 2mm (g) G1 Q < 4% Q = 4-6% Q = 6 -10 % Q = 10 -15 % Q >15 % : vật liệu chống hao mòn khõe : vật liệu chống hao mòn khõe : vật liệu chống hao mịn trung bình : vật liệu chống hao mòn yếu : vật liệu chống... tích mẫu vật liệu dạng rời rạc Khối lượng thể tích số vật liệu -Đá sỏi -Gỗ thông -Gạch đất sét nung -Betong -Đá vôi 14 00 – 17 00 kg/m3 400 – 700 kg/m3 16 00 – 19 00 kg/m3 2000 – 2400kg/m3 18 00 – 2400