Bài giảng Vật liệu xây dựng: Chương 1 - Nguyễn Khánh Sơn

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

7
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Vật liệu xây dựng: Chương 1 với nội dung chính như Các tính chất cơ lý vật liệu xây dựng; Khối lượng riêng; Ảnh hưởng cấu trúc; Khối lượng thể tıch́ đổ đống; Độ hút nước bão hòa; Độ ẩm tự nhiên; Nhiệt dung riêng hay tỉ nhiệt. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Vật liệu xây dựng: Chương 1 - Nguyễn Khánh Sơn

Các tính ch t cơ lý VLXD nh hư ng c a c u trúc và thành ph n đ n tính ch t V t Li u Xây D ng c a v t li u Kh i lư ng riêng, kh i lư ng th tích, kh i lư ng th (Construction Materials) tích đổ đ ng, đ r ng, đ h ng gi a các h t v t li u r i, thành ph n h t… Các tính ch t trong môi trư ng nư c: đ hút nư c, đ Bộ môn V t li u Silicat bão hòa nư c, tính th m nư c và đ bi n d ng m. Khoa Công Nghệ V t Li u Các tính ch t nhi t (bi n d ng nhi t, tính d n nhi t, Đ i h c Bách Khoa Tp. Hồ Chı́ Minh nhi t dung riêng, tính ch ng cháy và ch u l a) Các tính ch t cơ (bi n d ng, cư ng đ , đ mài mòn) VLXD-Tính ch t cơ lý 1-2 Hư ng ti p c n nh hư ng c u trúc G m các d ng, s lư ng, hình dáng, kích thư c Từ bên ngoài: tuỳ theo công năng khi làm vi c và s phân b các pha tr ng thái r n • Tác đ ng cơ h c (tr ng lư ng b n thân, gió, ho t t i s d ng, sóng, đ ng đ t, băng tuy t, sóng th n...) C u trúc vĩ mô (macrostructure): thô, quan sát đư c b ng m t thư ng, gi i h n đ n 200µm • Tác đ ng hóa h c (xâm th c c a môi trư ng axit, nư c bi n, sinh v t bi n, nư c mưa...) C u trúc vi mô (microstructure): kính hi n vi x105 • Các tác d ng khác (áp su t hơi, nhi t, phóng x ) Từ bên trong: • Các liên k t (ion, phân t , c ng hoá tr ...) • Hàm lư ng các thành ph n khoáng, thành ph n pha • S s p x p c u trúc VLXD-Tính ch t cơ lý 1-3 VLXD-Tính ch t cơ lý 1-4 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 1
nh hư ng c u trúc Kh i lư ng riêng (g/cm3, t/m3) Kh i lư ng riêng là kh i lư ng (m) trên c a m t C u trúc vĩ mô (macrostructure): là thu t ng đơn v th tích v t li u tr ng thái đ c hoàn toàn dùng đ ch c u trúc thô, có th quan sát đư c (Va) m - m : kh i lư ng cân khô v t li u b ng m t thư ng, gi i h n đ n 200µm γa = - Va: th tích đ c tuy t đ i c a C u trúc vi mô (microstructure): quan sát b ng Va v t li u không tính l r ng các lo i kính hi n vi, gi i h n đ n đ phóng đ i Ý nghĩa: đ xác đ nh b n ch t c a v t li u, đ 105 l n. r ng, phân bi t và tính toán ph i li u. →Tính ch t c a v t li u ph thu c vào c u trúc •M u b t : s d ng bình t tr ng đ xác đ nh kh i lư ng riêng c a v t li u thông qua th tích b chi m ch b i vĩ mô, c u trúc vi mô ch t l ng (trơ) • M u có hình d ng: cân kh i lư ng và đo kích thư c VLXD-Tính ch t cơ lý 1-5 VLXD-Tính ch t cơ lý 1-6 D ng c xác đ nh Kh i lư ng riêng (g/cm3, t/m3) nh hư ng c a kh i lư ng riêng đ n tính ch t c a v t li u. • Không nh hư ng nhi u đ n cơ tính c a v t li u như: đ b n, đ hút nư c, … • nh hư ng đ n các tính ch t như: kh năng ch u nhi t, đ c ng, kh năng ăn mòn hóa h c… Các y u t nh hư ng đ n kh i lư ng riêng • Thành ph n hóa c a v t li u. • Đi u ki n thí nghi m? VLXD-Tính ch t cơ lý 1-7 VLXD-Tính ch t cơ lý 1-8 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 2
Kh i lư ng thể tıch (g/cm3, t/m3) ́ Kh i lư ng thể tıch (g/cm3, t/m3) ́ Kh i lư ng th tích là kh i lư ng (m) c a m t đơn Kh i lư ng th tích c a m t s lo i v t li u xây d ng v th tích c a v t li u tr ng thái t nhiên bao g m c l r ng (V0) V t li u (kg/m3) V t li u (kg/m3) - m; kh i lư ng t nhiên c a v t li u m Thép 7850 G ch đ t sét 1600 – 1900 γ 0 = - V0; th tích c a v t li u bao g m Xi măng 1150 – 1400 Bê tông thư ng 1800 – 2500 V0 c l r ng (t nhiên) Cát 1400 -1650 Bê tông nh
Độ r ng Độ đ c Đ r ng là ch tiêu quan tr ng, nh hư ng đ n Ngư c v i độ r ng nh ng tính ch t khác c a v t li u như kh i lư ng th tích, cư ng đ , đ hút nư c, h s truy n nhi t V a d = ( d < 1) • VL có độ r ng nh có cư ng đ cao và đ th m nư c nh . V 0 • VL có độ r ng cao l i có đ cách nhi t cao. γ 0 d = γ Xu hư ng ch n nh ng lo i v t li u có đ r ng a nhưng cư ng đ cao, b n. Đ đ c luôn luôn nh hơn 1 và tùy thu c vào đ Ý nghĩa c a xác đ nh đ r ng c a v t li u; r ng c a v t li u. V t li u x p d = 0,20 ~ 0,30% • M c đ k t kh i các v t li u nung • D đoán m t s tính ch t c a v t li u • L a ch n môi trư ng s d ng h p lý. VLXD-Tính ch t cơ lý 1-13 VLXD-Tính ch t cơ lý 1-14 Độ hút nư c Độ hút nư c Đ hút nư c là kh năng hút và gi nư c trong các Hv luôn luôn < 100%; Hp có th > 100% đ i v i l r ng c a v t li u dư i áp l c thư ng (tự nhiên) . v t li u r t r ng và r t nh . Đ hút nư c bi u di n theo kh i lư ng (Hp) và Đ hút nư c ph thu c đ r ng và đ c đi m l theo th tích (Hv) r ng c a v t li u, b n ch t vì v y có th dùng Hp m1 − m m1 − m và Hv đ đánh giá đ truy n nhi t, độ th m và Hp = .100 % Hv = × 100 % m và ρ nV0 nh ng tính ch t khác cư ng độ, KLTT c a v t li u. • Ví d : G ch đ t sét t t Hp = 8-20% M i quan h gi a Hp và Hv • G ch đ t sét x u Hp = 25-30% Hp Trong đó: • Bê tông n ng Hp = 3%. H v= .γ 0 - m1: kh i lư ng m u đã ng m nư c. Ý nghĩa: ρn - m: kh i lư ng m u ban đ u, s y khô • Xác đ nh gián ti p đ r ng c a v t li u. - V0: th tích t nhiên c a m u • Đánh giá kh năng s d ng v t li u trong môi trư ng nư c VLXD-Tính ch t cơ lý 1-15 VLXD-Tính ch t cơ lý 1-16 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 4
Độ hút nư c bão hòa Độ hút nư c bão hòa Là đ hút nư c t i đa c a v t li u trong m t đi u Phương pháp 1: ki n thí nghi m nh t đ nh ( 20mmHg ho c đun sôi). Đư c đánh giá b ng h s bão hòa nư c Cbh • S y khô m u thí nghi m, cân m. Hv V • Đun trong nư c sôi, đ ngu i. C bh = , C bh = n • Cân m1, tính tóan theo công th c đ hút nư c trên. r Vr hay tỉ số % th tích nư c ch a trong v t li u Phương pháp 2: tr ng thái bão hòa v i th tích r ng c a v t li u • Ngâm m u trong bình nư c có n p đ y kín. Cbhmax = 1. Khi Cbh tăng lư ng nư c vào l r ng • H áp su t xu ng 20mmHg, rút chân không. c a v t li u càng nhi u. V t li u càng bão hòa • Gi áp su t này đ n khi không còn b t khí thoát ra n a. nư c, KLTT, th tích, h s truy n nhi t càng tăng • Đưa v áp su t bình thư ng 760mmHg. nhưng cư ng đ s gi m m nh. • Gi sau 2 gi , v t m u, cân và tính k t q a. VLXD-Tính ch t cơ lý 1-17 VLXD-Tính ch t cơ lý 1-18 Hệ số m m Đ mt nhiên tr ng thái bão hòa nư c, đ b n c a VL gi m. Đ m là t l ph n trăm lư ng nư c có th t n m Đ đánh giá ch t lư ng c a v t li u trong môi trong v t li u. Đ m ph thu c vào môi trư ng khô trư ng nư c ngư i ta dùng h s m m. m xung quanh H s m m Km: là h s gi m cư ng đ c a v t • Độ ẩ m tương đ i W = m − m2 Wah = m − m2 li u khi bão hòa nư c. • Độ ẩ m tuy t đ i rh m m2 Trong đó: Đ m thay đ i theo môi trư ng, khi đ m tăng R hay gi m làm cho th tích v t li u tăng và gi m Km = MBH - RMBH: Cư ng đ m u tr ng thái bão hòa RK - RK: Cư ng đ m u khô theo, gây hi n tư ng co n th tích, sinh ra n i ng su t phá h y c u trúc c a v t li u. • Km ≥ 0,75: V t li u b n nư c (thép, kính). Phụ thu c v t li u, phương bi n d ng. Ví d : G có • Km < 0,75: V t li u kém b n nư c, không nên s d ng đ n d c th 1% và đ n ngang th 3-10%. trong đi u ki n tác d ng c a nư c (đ t sét không nung) VLXD-Tính ch t cơ lý 1-19 VLXD-Tính ch t cơ lý 1-20 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 5
Tính th m Tính d n nhi t Là tính ch t đ cho nư c th m qua khi có s Là tính ch t c a v t li u đ cho nhi t truy n qua t chênh l ch áp l c nư c th y tĩnh phía có nhi t đ cao sang phía có nhi t đ th p, Đ c trưng c a tính th m nư c b ng h s th m Kth t c có gradient nhi t độ (∇T). Đ c trưng c a tính d n nhi t là h s d n nhi t. Trong đó M i liên h gi a h s d n nhi t v i kh i lư ng th Vn .a - Vn: th tích nư c th m qua, m3 K th = tích, nhi t đ : S ( p1 − p2 ).t - a: Chi u dày m u, m - S: di n tích c a m u, m2 λ = 0 ,0196 + 0 ,22 ρ 2 v − 0 ,14 - (p1-p2): chênh áp su t th y tĩnh hai m t, λt = λ0 (1 + 0,002t )(0 ≤ t ≤ 200 0 C ) m H2O - t: th i gian, h H s d n nhi t ph thu c r t l n vào b n ch t c a v t li u VLXD-Tính ch t cơ lý 1-21 VLXD-Tính ch t cơ lý 1-22 t 40 0kg /m3 Nhi t dung riêng hay tỉ nhi t h nhi các ch G Nhi t dung riêng là nhi t lư ng c n cung c p cho 3 1kg v t li u tăng lên 10C 3 3 m g/m m 500 kg / 3 m g/ kg/ 0k 0k alci 500 um 13 de c m Nhi t dung riêng ph thu c vào b n ch t c a v t 10 tes alciu e in Silic te c a g at m lu án Silic ia li u và đ m ho S ik 3 • Nhi t dung riêng c a VL h u cơ l n hơn VL khoáng, S g/m 5k yt inh 14 • Chênh l ch nhi t dung riêng ch t r n và khí không đáng k , m mú t th kg/ m3 • Nhi t dung riêng pha l ng l n hơn nhi u so v i hai pha kia. T 200 e cal ci um Ví d : T nhi t c a m t s lo i v t li u thông d ng cat Sili 32k g/m 3 • Đá thiên nhiên, nhân t o: C=0,18 – 0,22 kCal/kg.0C. Mút poly ureth ane λ(Wm-1K-1) vs. T(°C) • G : C=0,57 – 0,65 kCal / kg.0C. • Thép: C=0,115 kCal / kg.0C. Bê-tông c t li u đá calcite (EC) Bê- đá • Nư c: C=1,00 kCal / kg.0C VLXD-Tính ch t cơ lý 1-23 VLXD-Tính ch t cơ lý 1-24 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 6
Nhi t dung, nhi t dung riêng Nhi t dung c a m t kh i v t li u G h p thụ để tăng nhi t độ từ t1 đ n t2 là: Q = C.G.(t2-t1) (kCal) S ph thu c c a nhi t dung riêng c a v t li u ph thu c vào đ m: C + 0 , 01 WC n CW = 1 + 0 , 01 W Xác đ nh giá tr nhi t dung riêng c a v t li u: Cp(kJkg-1K-1) vs. T(°C) • B ng các phân tích DSC, DTA, • B ng tính toán khi bi t các thành ph n h n h p. m1C1 + m 2 C 2 + ... + m n C n C = Bê-tông c t li u đá calcite (EC) Bê- đá m1 + m 2 + ... + m n VLXD-Tính ch t cơ lý 1-25 VLXD-Tính ch t cơ lý 1-26 Tính ch ng cháy, ch u l a Chuy n hoá thành ph n Tính ch ng cháy là kh năng c a v t li u ch u 30 – 1050C: bay hơi m. đư c tác d ng c a ng n l a trong m t kho ng 110 – 1700C: s phân hu c a th i gian nh t đ nh. th ch cao (quá trình thu nhi t) 180 – 3000C: s m t nư c do Phân lo i: phân hu CSH và CAH •V t li u không cháy : là v t li u không cháy dư i ng n 450 – 5500C: m t nư c c a l a nhi t đ cao nhưng có th b phá h y ho c b canxi hydroxit. bi n d ng nhi t đ >6000C. 700 – 9000C: phân hu c a • V t li u khó cháy: là v t li u b cháy dư i tác d ng c a canxi cacbonat c a xi-măng và ng n l a hay nhi t đ cao nhưng khi ng ng tác nhân m t s lo i c t li u giàu calcite. gây cháy thì v t li u cũng ng ng cháy. Trên 10000C: phá ho i c u trúc. M t s thành ph n b t • V t li u d cháy: là v t li u có th bùng cháy dư i tác đ u có hi n tư ng chuy n pha d ng c a nhi t đ cao. l ng. Ngu n : A.M.Neville, Properties of Concrete, Longman Scientific & Technical VLXD-Tính ch t cơ lý 1-27 VLXD-Tính ch t cơ lý 1-28 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 7
Tính ch ng cháy, ch u l a Các tính ch t cơ h c Tính ch u l a: Là kh năng ch u đư c tác d ng lâu Tính ch t cơ h c c a v t li u là tính bi n hình và dài c a nhi t đ cao mà không b bi n d ng và b kh năng ch ng l i s phá ho i khi có ngo i l c tác ch y. d ng. Có 3 nhóm v t li u: Tính bi n d ng • V t li u ch u l a: ch u tác d ng t°> 1580° G ch sam t. C. Cư ng độ chiu l c ̣ • V t li u khó ch y: ch u tác d ng t°∈ [1350 - 1580°C]. • V t li u d ch y: Đ ch u l a < 1350° G ch đ t sét. C. V t li u ch u l a đư c s d ng đ xây các b ph n ti p xúc v i l a như bu ng đ t, ng khói,... và nh ng b ph n ph i ch u l c nhi t đ cao thư ng xuyên. VLXD-Tính ch t cơ lý 1-29 VLXD-Tính ch t cơ lý 1-30 Tính bi n d ng Tính bi n d ng đàn h i Là tính thay đ i hình V t li u b bi n d ng khi ch u tác d ng c a ngo i dáng và bi n đ i th tích l c và khi không còn tác d ng c a ngo i l c n a c a v t li u khi có ngo i thi nó tr l i hình dáng ban đ u. Tính ch t ph c h i l c tác d ng. này g i là tính đàn h i g m 2 giai đo n. B n ch t là do ngo i l c • Gđ1: Khi ngo i l c gây bi n d ng nh hơn l c liên k t trong tác d ng làm thay đ i b n thân v t li u, nó s gây bi n d ng đàn h i. Công do hay phá ho i v trí cân ngo i l c sinh ra s bi n thành n i năng c a v t li u, đó b ng gi a các phân t chính là năng lư ng đàn h i. bên trong c a v t li u • Gđ2: Khi b tác d ng c a ngo i l c, năng lư ng đàn h i s làm cho chúng có s chuy n l i thành công đ d ch chuy n các ch t đi m v v chuy n v tương đ i. trí cân b ng làm cho bi n d ng tri t tiêu. VLXD-Tính ch t cơ lý 1-31 VLXD-Tính ch t cơ lý 1-32 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 8
Tính bi n d ng d o Là bi n d ng không ph c h i c a kh i v t li u dư i tác d ng c a ngo i l c. Bi n d ng d o xu t hi n khi ngo i l c tác d ng l n hơn l c liên k t gi a các ch t đi m. Lúc này ngo i l c sinh ra không bi n h t thành n i năng và đ ng th i gây l c phá ho i m i liên k t gi a các ch t đi m trong c u trúc v t li u, làm cho bi n d ng Tính bi n d ng c a v t li u ph thu c vào không th tri t tiêu, Thành ph n và c u trúc c a v t li u→ th hi n Hi n tư ng bi n d ng trư c khi phá hoại, phân bi t modul đàn h i E • v t li u thu c lo i d o: thép ít carbon. Nhi t đ . • hay v t li u dòn: bê-tông, gang. T c đ tăng áp l c VLXD-Tính ch t cơ lý 1-33 VLXD-Tính ch t cơ lý 1-34 Tính bi n d ng khác Cư ng độ chiu l c ̣ Hi n tư ng t bi n là hi n tư ng bi n d ng tăng Cư ng đ là kh năng ch u l c c a v t li u ch ng d n theo th i gian khi ngo i l c không đ i tác d ng l i s phá ho i khi có tác d ng c a ngo i l c (như lâu dài lên v t li u r n. nhi t đ cao v t li u có t i tr ng, nhi t đ , gió, thay đ i th i ti t,...). hi n tư ng t bi n r t rõ r t. Cư ng đ c a v t li u ph thu c vào thành ph n Hi n tư ng chùng ng su t hay đàn h i gi m là c u t o, đ đ ng nh t c a c u trúc, lo i v t li u,... dư i tác d ng c a ngo i l c, gi cho bi n d ng Cư ng đ c a v t li u đư c bi u th b ng cư ng không đ i và ng su t đàn h i v t li u gi m d n đ ch u nén gi i h n Rn, ch u u n Ru, ch u kéo Rk, theo th i gian. s c ch u c t Rc,... c a v t li u. nh hư ng tr c ti p đ n tính b n sử dụng. Nh ng giá tr này tương ng v i ng su t khi m u b phá ho i, t c là tr ng thái đó v t n t b t đ u xu t hi n. VLXD-Tính ch t cơ lý 1-35 VLXD-Tính ch t cơ lý 1-36 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 9
Cư ng độ chiu nén, kéo, c t ̣ Cư ng độ chiu nén, kéo, c t ̣ Là t s gi a l c phá ho i P tác d ng lên m u khi nén, kéo, c t v i ti t di n F ban đ u c a m u v t li u. Pn Pk Rn = , N / mm 2 Rk = , N / mm 2 F F Pp phá h y m u: m u đư c gia tăng l c cho đ n khi m u b phá ho i (xu t hi n các v t n t, b tách l p hay bi n hình…) Pp không phá h y m u: s d ng súng b t n y và máy dò siêu âm. VLXD-Tính ch t cơ lý 1-37 VLXD-Tính ch t cơ lý 1-38 Cư ng độ chiu u n ̣ Độ c ng Khi thí nghi m gia l c tác d ng ph n trên ch u nén, Là tính ch t c a v t li u ch ng l i s xuyên đâm c a m t v t li u khác c ng hơn nó. Có 2 phương ph n dư i ch u kéo cho đ n khi m u b phá ho i pháp xác đ nh: hoàn toàn. 1 đi m đ t l c 2 đi m đ t l c Đ c ng Morh (Đ i v i v t li u khoáng); so sánh tương đ i hơn hay kém Đ c ng Brinell (Đ i v i v t li u kim lo i, g , bê tông). Dùng viên bi thép có đư ng kính D mm, n vào v t li u c n th m t l c P. D a vào v t lõm trên v t li u nông hay sâu đ xác đ nh đ c ng. 3 Pl 3 P (l − a ) Ru= Ru= 2 bh 2 bh 2 VLXD-Tính ch t cơ lý 1-39 VLXD-Tính ch t cơ lý 1-40 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 10
Độ mài mòn Đ hao mòn Đ mài mòn là kh năng c a v t li u ch u tác d ng Đ hao mòn là kh năng c a v t li u ch u tác d ng c a l c ma sát. Hi n tư ng này thư ng g p m t đ ng th i c a 2 l c mài mòn và va ch m. Đ hao đư ng, m t c u, đư ng ray. mòn xác đ nh b ng máy quay hình tr ng Devan. Xác đ nh đ mài mòn b ng kh i lư ng v t li u m t - G1, G2 : kh i lư ng m u trư c, sau. - Hm: đ hao mòn % đi trên m t đơn v di n tích trong m t đơn v th i gian. Đ i v i đ hao mòn c a đá đư c qui đ nh: m − m1 • Hm = 4% : Đá ch ng hao mòn r t kh e. M = m F • Hm = 4-6% : Đá ch ng hao mòn kh e. • Hm = 6-10% : Đá ch ng hao mòn trung bình. Đ mài mòn ph thu c vào đ c ng, • Hm = 10-15%: Đá ch ng hao mòn y u. cư ng đ và c u trúc c a v t li u • Hm > 15% : Đá ch ng hao mòn r t y u. VLXD-Tính ch t cơ lý 1-41 VLXD-Tính ch t cơ lý 1-42 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 11