Đề cương Vật liệu xây dựng

Chia sẻ: Hư Hư Hu | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:36

Thêm vào BST

Báo xấu

519
lượt xem 82
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nhằm giúp các bạn chuyên ngành Kiến trúc - Xây dựng có thêm tài liệu phục vụ nhu cầu học tập và ôn thi, mời các bạn cùng tham khảo đề cương "Vật liệu xây dựng" dưới đây. Nội dung đề cương trình bày về các thông số trạng thái và đặc trưng cấu trúc của vật liệu, các tính chất cơ học của vật liệu, chất kết dính vô cơ,...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Đề cương Vật liệu xây dựng

Đề cương vật liệu xây dựng Chương 1: 1. các thông số trạng thái và đặc trưng cấu trúc của vật liệu a) Klg V và klg riêng của vl + Klg V là klg của 1 đvị V vl ở trg thái tự nhiên(kể cả V lỗ rỗng) Cthuc: Po (g/cm3) m:klg của vl ở trg thái htoan khô(g) Vo: V của mẫu vl ở trạng thái tự nhiên(cm3) Đơn vị # kg/dm3 , tấn/m3 Pphap xđịnh:chia làm 3 nhóm  Nhóm vl có thể gia công thành hình dạng hình học rõ ràng m:sấy khô mẫu:105±5˚C > cân Vo: đo các kích thước hhoc > Vo  Nhóm vl ko thể gia công thành hdang hhoc m:sấy 105±5˚C > cân Vo:sdung p2 cân thủy tĩnh cân mẫu vl trong kk chưa bọc paraphin:m(o) ________________bọc paraphin :m(1) cân mẫu trong nc :m(2) (hình)  Nhóm vl rời rạc (cát,sỏi,đá dăm) Vo đc xđ = cách sd ca, thùng đong Ý nghĩa  Đánh giá sơ bộ 1 số t/c kĩ thuật của vl(độ hút nc,tính truyền nhiệt, cượng đọ của vl,…)  Klg vl, klg vận chuyển, tải trọng bthan của kcau  Định mác của vl cach nhiệt Yếu tố ảnh hưởng:phụ thuộc vào thành fan ctao và đtrung ctruc của vl +Klg riêng (P) : là klg của đvị V vl ở trg thái htoan đặc Cthuc p=m/Va (g/cm3) Trong đó: m:klg vl ở trg thái htoan khô(g) Va: V vl ở trg thái htoan đặc (cm3) Đvị # kg/dm3, tấn/m3 Pp xđ: chia làm 2nhom vl  Nhóm vl htoan đặc > gia công m:sấy khô 105±5˚C >cân Va:đo các kthuoc > Va  Nhóm vl đc coi là rỗng > nghiền nhỏ vl thành các hạt có kthuoc sd bình đo klg riêng 1
>Va chính bằng V của chất lỏng bị chiếm chỗ Chú ý: chất lỏng trong bình đo klg riêng ko có pư vs vl khử Ý nghĩa:  Là 1 thông số trạng thái của vl  Đc dùng để tính toán tp hỗn hợp vl  _________________ độ đặc, rỗng vl  _________ nhận biết vl Yto ahg: phụ thuộc vào tp ctao và dtrung ctruc của vl b) Độ đặc,độ rỗng của vl  Độ đặc/ rỗng là tỉ số giữa Vđặc/rỗng trong vl vs V tự nhiên của nó Độ đặc (đ), độ rỗng (r)  Cthuc và  Pp xđịnh: xđ gián tiếp thông qua (o) và  Ý nghĩa: Là thông số qtrong của vl. Để đgiá sơ bộ 1 số t/c kĩ thuật của vl (tính truyền nhiệt, dẫn nc…). Tuy nhiên các t/c khác của vl ko chỉ phụ thuộc vào đ,r mà còn phụ thuộc vào ctruc lỗ rỗng của vl Tính toán tp cấp phôi bêtong 2. Các t/c cơ học của vl a. Tính biến dạng kn: là t/c của vl có khả năng thay đổi về hình dạng, kthuoc khi chịu tdung của ngoại lực phân loại  Bd đàn hồi:là bd sẽ mất đi htoan khi bỏ tdung của ngoại lực  Bd dư là bd ko mất đi khi bỏ tdung của ng lực  Phá hủy: vl bị phá hủy dưới các dạng khác nhau:vỡ,gãy.. phụ thuộc vào trg thái chịu lực các đặc trưng của bd  Bd dài tuyệt đối Trong đó:l,l’ chiều dài ban đầu và sau khi bd của vl  Bd dài tương đối: 2
() Modun đàn hồi E(btong)= 18 E(thép) = 200 GPa ý nghĩa:  Phân biệt vl dựa theo bd: vl dẻo và vl giòn  Tính toán kcau’: từ biến và chung ứng suất b. Cường độ của vl. Hệ số an toàn và hệ số phẩm chất của vl kn:là knang chịu lực max của vl chống lại sự phá hoại do ng lực gây ra và đc xđ = ứng suất tới hạn tg ứng vs ng lực td khi mẫu vl bị phá hoại đvị : N/mm2, MPa, Psi 1Psi=6,89kPa=6,89.10^3 MPa ploai: Theo trg thái chịu tải:  Cường độ chịu nén R(n)  Cường độ chịu kéo R(k)  Cường độ chịu uốn  Cường độ chịu kéo bừa (ép chi) pp xđịnh  Pp phá hoại mẫu Nội dung: Chế tạo mẫu thư theo tiêu chuẩn Sd thiết bị thí no có độ chuẩn xác cao Đặt mẫu thử lên thiết bị, tiến hành tăng tải phù hợp theo tiêu chuẩn Đánh giá kết quả thí nghiệm Tính toán cường độ Cường độ chịu nén : (MPa) E(n) diện tích chịu nén Cường độ chịu kéo :R(k) (MPa) 3
Cường độ chịu uốn: R(u) W: moomen chống uốn M: momen uốn phá hoại Các yếu tố ahg đến R(n) Hình dạng mẫu thử: với cùng 1 loại vl, hdang mẫu thử # sẽ cho kq cường độ # R( lập phương)> R(trụ) Kích thước mẫu thử : với cùng 1 loại vl, mẫu có kthuoc nhỏ hơn sẽ cho R(k,n) lớn hơn Bề mặt tiếp xúc giữa mâm nén và mẫu thử: bề mặt trơn nhẵn > cường độ nhỏ hơn nhám R(trơn)> R(nhám) Tốc độ tang tải: R(tăng tải lớn)> nhỏ  Pp tự nhiên, ko phá hoại mẫu Xđ đc cường độ,tính đồng nhất của vl dựa trên 1 số thông số vật lí, cơ học mà ko gây ra phá hoại vl hay kcau. Ưu điểm: cho kqua nhanh và nhiều >tính đồng nhất Cường độ của vl đc xđ thông qua biểu đồ tiêu chuẩn của pp tn ý nghĩa:  Là chỉ yieeu qtrong để đánh giá vl về mặt cơ học >lựa chọn vl Vd: BTXM: R(n)=40MPa=4.10^7 N/m2 ThépCT38 R(k)MPa= Đvị 1Pa=1N/m2  Tính toán kết cấu  Định mác chịu lực các hệ số lien quan đến cường độ  Hệ số an toàn >1 R(gh):cường độ giới hạn của vl R(tt):đc sd để tính toán của vl R(tt)K(at) càng lớn thì công trình cang an toàn nhưng tốn kém vl K(at) phụ thuộc vào trình độ tính toán, hiểu biết về vl, trình độ thi công  Hệ số phẩm chất K(pc) >hệ số không có đơn vị 4
R(gh) cường độ gh của vl(daN/cm2) (kg/m3) Vd: R(gh) daN/m2__ kg/m2 __ Kpa Gỗ xoan 300__500__0,6 Thép CT38 3800__7800__
=>độ mài mòn của mẫu vl: Trong đó: M(1), m(2) klg mẫu vl trc và sau khi tn(g) 2 F – diện tích chịu mài mòn, cm ý nghĩa Là t/c qtrong đối với các loại vl lát sàn, lát cầu thang, làm đg… Phụ thuộc vào độ cứng, cường độ và cấu tạo nội bộ của vl. Độ hao mòn: kn:dtrung cho t/c của vl vừa chịu mài mòn vừa chịu va chạm pp xđ: pp máy quay o Devan:10.000 vòng o Los angeles:5001000 vòng Sàng loại bỏ hạt vl có d
Chất kết dính magiê MgO; Chất kết dính thạch cao (CaSO4.nH2O) và thuỷ tinh lỏng silicat natri hoặc kali (Na .nSiO hoặc K .mSiO ). 2 2 2 2 Chất kết dính rắn trong nước có khả năng rắn chắc và phát triển được cường độ trong môi trường không khí và nước. Thành phần gồm chủ yếu là các oxyt: CaO SiO 2 Al O Fe O . Các khoáng đó tạo ra ba nhóm chất 2 3 2 3 kết dính chủ yếu sau: Xi măng silicat với khoáng vật chủ yếu là silicat canxi (đến 75%), các loại xi măng pooclăng , xi măng alumin : aluminat canxi là các khoáng chủ yếu, vôi thuỷ và xi măng Lamã. Chất kết dính rắn trong hơi nước quá nhiệt gồm những chất dính kết có khả năng rắn trong môi trường hơi nước bão hoà. Chất kết dính này có 2 thành phần chủ yếu là CaO SiO . 2 Các chất kết dính thường gặp trong nhóm này là : chất kết dính vôi silic, vôi tro, vôi xỉ, v.v... Phạm vi sử dụng: Trong xây dựng các công trình giao thông, xi măng pooclăng là chất kết dính được sử dụng rộng rãi nhất để xây dựng cầu, đường ôtô và các công trình giao thông khác. 2. Xi măng pooclăng a.Thành phần hoá học và khoáng vật Thành phần hoá học của clinke biểu thị bằng hàm lượng(%) các oxyt có trong clinke, dao động trong giới hạn sau: +CaO: 63 66%; khi tang hảm lg > tang cường độ và sự rắn chắc cuă xi măng + SiO : 21 24%;làm cho xi măng rắn chắc chậm (sau 2 28 ngày. Tuổi XM tg để xđ cường độ là 28 ngày) + Al O : 4 8%;:làm XM rắn chức nhanh 2 3 7
+ Fe O : 2 4%.tốc độ rắn chắc và cường độ ở mức 2 3 tbinh Tổng số các ôxýt chủ yếu này là 95 97%. Các oxyt khác (MgO; SO ; K O; Na O; TiO; Cr O; 3 2 2 2 P O ) chiếm một tỷ lệ 2 5 rất nhỏ (35%) nhưng đều có hại đến chất lượng của xi măng và bê tông cần phải khống chế ở hàm lượng để đảm bảo không gây hại cho cốt liệu của bê tông. Thành phần khoáng vật C S:(3CaO.SiO :silicat tricanxit) 2 3 +chi ế m kho ả ng 4560% trong xi m ăng +là khoáng quan trọng nhất của clinke, nó quyết định cường độ, tốc độ rắn chắc nhanh và các tính chất khác của xi măng. +có cường độ cao và rắn chắc nhanh, nhưng phản ứng thủy hỏa tỏa nhiều nhiệt. Bê lít: 2CaO.SiO 2 , 2 ( C S ) +chi ế m kho ả ng 1535% trong xi m ăng +là khoáng silicat làm cho xi măng phát triển cường độ dài ngày, nó rắn chắc chậm nhưng đạt cường độ cao ở tuổi muộn. phản ứng thủy hỏa tỏa nhiệt thấp C3A(3CaO.Al2O3) +chi ế m kho ả ng 414% trong xi m ăng +Rắn chắc rất nhanh nh ưng c ường độ không cao, dễ bị ăn mòn sunphat +pư thủy hỏa tỏa rất nhiều nhiệt C4AF(4CaO.Al2O3.Fe2O3) +chi ế m kho ả ng 1018% trong xi m ăng +có đ ộ r ắ c ch ắ c trung gian gi ữ a Alít và Belit +pư thủy hỏa tỏa nhiệt tb b. Sản xuất XM Nguyên liệu:đá vôi có hàm lg canxit cao( đá vôi đăc, đá phấn, đá macma) và đất sét ( đất sét và phiến thạch sét ) 8
với tỷ lệ 3:1. Có thể them vào 1 số thành phần phối liệu các nguyên liệu phụ. Nhiên liệu chủ yếu: khí thiên nhiên, dầu mazut, than đá Các công đoạn: + khai thác và cung cấp ng liệu + chuẩn bị phối liệu + nung để tạo clinke + nghiền clinke với phụ gia thạch cao Có 3pp chuẩn bị phối liệu: +pp khô:các khâu nghiền, nhào trộn đều được thực hiện ở trạng thái khô hoặc đã sấy trc đến độ ẩm 12%. Ưu điểm: thích hợp vs đá vôi và đất sét có độ ẩm thấp (1015%), chi phí thấp Nhược đ: chất lg khó điều chỉnh +pp ướt: c. Quá trình rắn chắc của XM, cách điều chỉnh Phản ứng thủy hóa. C3A pư đầu tiên vs nước C3A +6 H O = 3CaO.Al2O3.6H2O (C3AH6) 2 C3AH6 làm XM rắn chắc tức thì nhưng cường độ hầu như ko có Phản ứng tỏa rất nhều nhiệt > ngăn cản bằng phụ gia thạch cao (35%) C3A + 26H O + 3(CaSO4.2H2O) = 2 3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O) Etringit tồn tại ở dạng keo >bao bọc xung quanh bề mặt khoáng C3A. tăng thể tích giúp chèn lấp lỗ rỗng. Phản ứng của C S và C2S 3 2(3CaO.SiO ) + 6H O = 3CaO.2SiO .3H O + 2 2 2 2 3Ca(OH) 2 2(2CaO.SiO ) + 4H O = 3CaO.2SiO .2H O + 2 2 2 2 Ca(OH) 2  Thành phần chính tạo nên cường độ và sự rắn chắc của XM Thủy hỏa C4AF C4AF + H2O =C3AH6 + CFHn 9
Quá trình rắn chắc: XM + nc > hồ dẻo rắn chắc(đá ntao) Theo lí thuyết của Baikev > Rebinder. Gồm 3 giai đoạn +Giai đoạn hoà tan: XM + nc > pư thủy hỏa > kvat mới [Ca(OH) ; 3CaO.Al O .6H O] sẽ bị hoà tan. 2 2 3 2 [ C 3 S 2 H 3 ; CF H n ] ko h òa tan, ở trg th á i r ắ n trong nc dd đạt trg thái bão hòa +Giai đoạn hoá keo: dd đạt trg thái bão hòa Trong dung dịch quá bão hoà, các sản phẩm Ca(OH) ; 3CaO.Al O .6H O không tan nữa mà tồn tại ở 2 2 3 2 trạng thái keo. Còn các sản phẩm etringit, CSH vốn không tan nên vẫn tồn tại ở thể keo phân tán, các sản phẩm ở thể keo liên kết với nhau thành thể ngưng keo. +Giai đoạn kết tinh:các sp rắn [ C 3 S 2 H 3 ; CF H n ] đó ng vai tr ò là m ầ m tinh th ể . t hể ngưng keo vẫn tiếp tục mất đi, các sản phẩm mới ngày càng nhiều. Chúng kết tinh lại thành tinh thể rồi chuyển sang thể liên tinh làm cho cả hệ thống hoá cứng và cường độ tăng. Trình bày lượng nước tiêu chuẩn thời gian bắt đầu ninh kết và thời gian ninh kết xong của xi măng pooclăng, ý nghĩa công nghệ các chỉ tiêu trên *Lượng nước tiêu chuẩn Khái niệm: là lượng nước (% so với khối lượng xi măng), đảm bảo chế độ tạo hồ xi măng đạt độ dẻo tiêu chuẩn. ý nghĩa: Việc xác định chỉ có ý nghĩa về mặt thí nghiệm để xác định các tiêu chuẩn như thời gian ninh kết, xác định mác xi măng cách xác định: Độ dẻo tiêu chuẩn được xác định bằng dụng cụ Vica d=10mm, m= 300g, ta trộn 500g XM+N ra hồ xi măng đảm bảo thời gian theo quy định. Sau đó cho vào khuôn tiêu chuẩn, đặt kim cắm vào mẫu rồi đo chiều sâu kim ngập ào mẫu. Hồ xi măng đảm bảo độ cắm sâu của kim vica a=33 35mm thì hồ 10
đó là hồ có độ dẻo tiêu chuẩn và lượng nước lúc đó là lượng nước tiêu chuẩn. nếu a>35mm hoặc m
+ Cốt liệu: cốt liệu lớn( đá dăm, sỏi); cốt liệu nhỏ (cát) + Nước + Phụ gia(có thể có) * Vai trò: Cốt liệu gồm bộ khung chịu lực, chiếm 7080% thể tích hh BT. XM + nước – hồ dẻo là chất kết dính; tạo tính dễ thi công; cho hh BT; làm đặc chắc BT. * Ưu điểm: chịu nén tốt. Giá thành rẻ, tận dụng nguyên vật liệu địa phương; phí duy trì,bảo dưỡng thấp. Dễ tạo hình. * Nhược điểm Rk thấp Rn=(810) Rk Khả năng tái SD thấp. Nặng. 2. Phân loại *Theo cường độ chịu nén(nén mẫu BT hình trụ tròn d=15cm, h=30cm đc bảo dưỡng trong vòng 23 ngày ở đktc) BT thường: Rn=1560 MPa BT cường độ cao: Rn= 60100 MPa BT cường độ siêu cao: Rn= 100200MPa. * Theo cốt liệu 12
BT cốt liệu đặc BT cốt liệu rỗng BT cốt liệu đặc biệt. *Theo khối lượng thể tích: BT đb nặng:oBT >2,5 T/m3 BT nặng: oBT = 1,8 2,5 T/m3 BT nhẹ: oBT = 0,5 – 1,8 T/m3 BT đb nhẹ: oBT
(rắn chắc) Độ sụt Tính chất đánh giá khả năng dễ chảy của hh BT dưới tác dụng của trọng lượng bản thân. Ký hiệu: Sn, đơn vị: cm Phương pháp xác định: + Sử dụng côn Abram + Hh BT đc đưa vào côn Abram chia 3 lớp, mỗi lớp có chiều cao = 1/3 côn mỗi lớp được đầm 25 lần = qua đầm + Rút côn theo chiều thẳng đứng + đo độ chênh cao giữa chiều cao của côn với chiều cao của hh BT => độ sụt Sn (cm) => Sn = [0;26]cm Độ cứng Khi Sn=0cm => sử dụng nhiệt kế Vêbe để xác định độ cứng của hh BT Pp xác định: + hh BT được đưa vào nhiệt kế vêbe thông qua côn abram + Rút côn theo chiều thẳng đứng + Đo độ cứng cho nhiệt kế Vê be rung động. Đo khoảng thời gian từ khi nhiệt kế bắt đầu rung động đến khi hh bt đc san bằng trong hộp nhiệt kế => độ cứng C(giây) 2. Các yếu tố ảnh hưởng đến tính công tác của bê tông xi măng Nước(lượng nước nhào trộn) + là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến công tác của hh bt. 14
Cho nước vào => các pư thủy hóa xi măng = N1; hút bởi cốt liệu = N2; tạo tính công tác = N3 N=N1 + N2 + N3 + Nước nhào trộn ít → tính công tác của hh bt giảm + Nước quá nhiều → tính công tác của hh bt tăng → hh bt dễ bị phân tầng + Lượng nước tạo độ dẻo thích hợp cho hh bt mà không gây phân tầng = 1,65.Ntc (Ntc là lượng nước tiêu chuẩn)  Khả năng giữ nước của hh bt Xi măng: + Lượng xi măng tăng → tính công tác của hh bt giảm + Loại xi măng có Ntc cao → tính công tác của hh bt giảm Cốt liệu: + Lượng cốt liệu tăng → tính công tác của hh bt giảm + Loại cốt liệu: đá dăm, sỏi, Đá dăm: góc cạnh, nhám ráp → tính công tác giảm Sỏi: tròn, trơn → tính công tác tăng Phụ gia: tăng tính công tác Chấn động (đầm nén) + đầm nén hh bt với năng lượng thích hợp  Giảm ma sát trong hh bt → tăng tính côn tác Đặc điểm BT Là vật liệu giòn Biến dạng  = 2 → 3%o 15
Biến dạng BT bao gồm: Biến dạng ban đầu: o → trong quá trình bt rắn chắc Biến dạng tức thời: tt = B đh dư Biến dạng sau: s Mođun đàn hồi: E = (GPa) → công thức chung EBT = 0,043 khối lượng thể tích của BT (kg/m3) RB cường độ chịu nén của BT (MPa) 3. Cường độ: Đặc điểm : Cường độ của BT tăng k đều theo thời gian Cường độ chịu nén cao, Rk thấp Rn = 8 → 10 Rk Cường độ chịu nến Yếu tố ảnh hưởng: + Đá XM → RBT thuộc loại xi măng Rx ; + Cốt liệu Đá dăm ... Sỏi: tròn, trơn, → cường độ giảm Công thức Bolomay – Skramtaev 16
Với A, A1 là 2 hệ số phụ thuộc vào chất lượng cốt liệu → tra bảng 5.4 RX : cường độ của XM (MPa) → xác định đựa vào Mác XM X,N: khối lượng XM và khối lượng nước đc sử dụng để chế tạo ra 1 m3 BT (kg) RB: cường độ chịu nén của BT ở tuổi 28 ngày( MPa) + Độ đặc: đ tăng → Rb tăng đBT phụ thuộc vào lựa chọn VL và thi công Thời gian: Cường độ chịu nén của bê tông tăng không đều theo thời gian: tăng nhanh trong 3 → 14 ngày đầu ; chậm sau 28 ngày. với n số ngày tuổi của BT (n≥3) Nhiệt độ và độ ẩm là điều kiện để bảo dưỡng BT T0C = 25 ± 2oC W ≥ 90 % PP xđịnh cường độ chịu nén + sd pp thí nghiệm phá hoại mẫu + Đúc mẫu BT TCVN: hình lập phương a = 15 cm ASTM: hình trụ tròn d=15cm;h=30cm . Bảo dưỡng trong vòng 28 ngày ở đktc . Đưa mẫu lên máy thí nghiệm nén . Gia tải đến khi mẫu bị phá hoại 17
 Pmax (lực lớn nhất phá hoại mẫu) . Tính Rn theo ct của sức bền vl Rn (MPa) ASTM hình trụ tròn: d=15cm; h=30cm (d=10cm; h=15cm) → hệ số K phụ thuộc kích thước mẫu Cường độ chịu kéo Xác định gián tiếp thông qua: + Cường độ chịu uốn + Cường độ ép chẻ (chịu kéo khi bửa) Cường độ chịu uốn (cường độ kéo uốn) + Chế tạo mẫu dầm BT 15 x 15 x60cm đc bảo dưỡng trong 28 ngày ở đktc + Thí nghiệm uốn dầm Gia tải theo sơ đồ uốn 3 điểm đến khi mẫu bị phá hoại  Pmax  Ru = 18
Cường độ ép chẻ (chịu kéo khi bửa) + Chế tạo mẫu BT: hình lập phương a= 15cm; hình trụ tròn d=15cm; h=30 cm; bảo dưỡng trong 28 ngày ở đktc + Thí nghiệm ép chẻ Gia tải theo sơ đồ đến khi mẫu bị phá hoại  Pmax  Rép chẻ = K. MPa) K: hệ số điều chỉnh về kích thước hoặc hình dạng Mác của bê tông Sử dụng cường độ chịu nén để định mác Theo TCVN 6025 – 1995 + Mác BT được xác định bởi cường độ chịu nén đặc trưng + KH M+xx Giá trị cường độ chị nén đặc trưng của BT (MPa) (Thí nghiêm nén sử dụng ≥ 30 mẫu BT: hình lập phương cạnh 30cm)  Rni => cường độ chịu nén đặc trưng: giá trị đảm bảo không quá 5% số mẫu thử có két quả nén nhỏ hơn cường độ chịu nén đặc trưng M40 => 60 mẫu → thí nghiệm nén, Rni (i= 1→ 60) 19
 Không quá 3 mẫu có Rni 35 MPa => RX ≥ 40 MPa + không sử dụng xi măng mác cao để chế tạo BT mác thấp và ngược lại Lượng xi măng + Lượng xi măng tối thiểu sử dụng chế tạo 1m3 hh BT 20