TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM
ThS. NGUYỄN THANH BẢO NGHI
• • •
GIÁO
TRÌNH
LƯU HÀNH NỘI BỘ
Giáo trình VLXD
2
CHƯƠNG MỞ ĐẦU
1. TẦM QUAN TRỌNG CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG ĐỐI VỚI CÔNG TRÌNH
Vật liệu xây dựng (VLXD) chiếm một vị trí quan trọng đặc biệt trong các công trình
xây dựng. Chất lượng của vật liệu có ảnh hưởng lớn đến chất lượng và tuổi thọ của
công trình. Không những thế, vật liệu còn quyết định cả về mỹ thuật, giá thành và cả
thời gian thi công công trình.
Thông thường, chi phí về VLXD chiếm một tỉ lệ tương đối lớn trong tổng giá thành
xây dựng: 75-80% đối với các công trình dân dụng và công nghiệp, 70-75% đối với
các công trình giao thông, 50-55% đối với các công trình thủy lợi.
Vì vậy, cần chú ý đến công năng và tầm quan trọng của công trình để lựa chọn vật liệu
cho phù hợp. Muốn sử dụng VLXD đạt hiệu quả kinh tế và kĩ thuật cao cần hiểu biết
về bản chất và những tính năng kĩ thuật của chúng.
2. SƠ LƯỢC SỰ PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH VLXD
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, ngành VLXD cũng đã phát triển rất
mạnh, chất lượng vật liệu ngày càng được nâng cao.
Từ xưa, loài người đã biết sử dụng những vật liệu đơn giản có trong thiên nhiên như
đất, rơm rạ, đá, gỗ, ... để xây dựng nhà cửa, cung điện, thành quách, cầu cống. Ở những
nơi xa núi đá, người ta đã biết dùng gạch mộc, rồi về sau dùng gạch ngói bằng đất sét
nung. Để gắn các viên đá, gạch lại với nhau, người ta đã biết dùng một số chất kết dính
rắn trong không khí như vôi, thạch cao. Do nhu cầu xây dựng những công trình tiếp
xúc với nước và nằm trong nước, người ta đã dần dần tìm ra những chất kết dính mới,
có khả năng rắn trong nước như chất kết dính hỗn hợp, vôi thủy và đến đầu thế kỉ 19
phát minh ra ximăng Portland. Thời kì này người ta cũng đã sản xuất và sử dụng nhiều
loại vật liệu khác như kim loại, bêtông cốt thép, bêtông ứng lực trước, gạch silicat,
bêtông xỉ lò cao, ...
Kĩ thuật sản xuất và sử dụng vật liệu trên thế giới vào những năm cuối của thế kỉ 20 đã
đạt trình độ cao, nhiều phương pháp công nghệ tiên tiến được áp dụng như nung vật
liệu gốm bằng lò tuynen, nung ximăng bằng lò quay với nhiên liệu lỏng hoặc khí, sản
xuất các cấu kiện bêtông ứng lực trước với kích thước lớn, sản xuất vật liệu ốp lát gốm
granite bằng phương pháp ép bán khô, ...
Ở Việt Nam, ta từ xưa đã có những công trình bằng gỗ, gạch đá xây dựng rất tinh vi
như công trình đá Thành nhà Hồ (Thanh Hóa), công trình đất Cổ Loa (Đông Anh-Hà
Nội). Kể từ khi Ngành Xây dựng Việt Nam ra đời (29/4/1958) đến nay, ngành công
nghiệp VLXD đã phát triển nhanh chóng, sản xuất được nhiều chủng loại vật liệu khác
nhau từ vật liệu thông dụng đến vật liệu cao cấp với chất lượng tốt. Ngành VLXD đã
hợp tác, liên kết trong và ngoài nước, ứng dụng công nghệ tiên tiến, kỹ thuật hiện đại
Giáo trình VLXD
3
của thế giới xây dựng nhiều nhà máy sản xuất VLXD trên khắp cả nước. Tuy nhiên
vẫn còn tồn tại nhiều nhà máy còn duy trì công nghệ lạc hậu, thiết bị cũ, chất lượng
sản phẩm không ổn định. Phương hướng phát triển trong thời gian tới là sản xuất các
mặt hàng mới thay thế hàng nhập khẩu như vật liệu cao cấp, vật liệu cách âm, cách
nhiệt, vật liệu trang trí nội thất và vật liệu hoàn thiện, ... để đủ sức cạnh tranh, hội nhập
thị trường khu vực và thế giới.
3. PHÂN LOẠI VẬT LIỆU XÂY DỰNG
Vật liệu xây dựng có rất nhiều loại, nhưng đều nằm trong 3 nhóm chính.
3.1. Vật liệu vô cơ
Bao gồm các loại vật liệu đá thiên nhiên, các vật liệu nung, các chất kết dính vô cơ,
bêtông, vữa, vật liệu đá nhân tạo không nung, …
3.2. Vật liệu hữu cơ
Bao gồm các loại vật liệu gỗ, tre, các loại bitum và guđrông, vật liệu keo và chất dẻo,
các loại sơn và vecni, ...
3.3. Vật liệu kim loại
Bao gồm các loại vật liệu và sản phẩm bằng gang, thép, các loại vật liệu bằng kim loại
màu và hợp kim.
Giáo trình VLXD
4
CHƯƠNG 1
CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA
VẬT LIỆU XÂY DỰNG
1.1. CÁC THÔNG SỐ TRẠNG THÁI VÀ ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC
1.1.1. KHỐI LƯỢNG RIÊNG (
g
a)
a. Định nghĩa
Khối lượng riêng ga của vật liệu là khối lượng của một đơn vị thể tích vật liệu ở
trạng thái hoàn toàn đặc (không kể lỗ rỗng) và hoàn toàn khô.
b. Công thức xác định
(g/cm3, kg/l, kg/m3, T/m3)
Trong đó:
+ Gk : Khối lượng hoàn toàn khô của mẫu vật liệu thí nghiệm (VLTN) (g,kg,T).
Gk được xác định bằng cách sấy mẫu thí nghiệm ở nhiệt độ 105÷1100C cho đến
khi khối lượng cân không đổi.
+ Va : Thể tích hoàn toàn đặc của mẫu VLTN (cm3, m3, l)
Cách xác định Va :
• Với vật liệu đặc, có hình dạng hình học rõ ràng
(thép, kính): đo chính xác các kích thước, rồi dùng
công thức hình học tính Va .
• Với vật liệu đặc nhưng không có hình dạng hình
học rõ ràng: thả mẫu vật liệu vào bình chất lỏng, thể
tích chất lỏng dâng lên chính là Va .
• Với vật liệu có lỗ rỗng: như bêtông, gạch, cát, xi
măng, ... Xác định ga bằng phương pháp bình tỷ
trọng.
Bình tỷ trọng
c. Khối lượng riêng phụ thuộc
• Thành phần hóa học
• Thành phần khoáng vật
• Cấu trúc của vật liệu.
Giá trị khối lượng riêng của vật liệu biến đổi trong một phạm vi hẹp, đặc biệt là
những vật liệu cùng loại có khối lượng riêng tương tự nhau.
a
k
aV
G
=g
Giáo trình VLXD
5
Vật liệu
g
a ( g/cm3)
Gạch đất sét nung
2,65
Bêtông ximăng
2,6
Cát
2,6
Thép
7,85
Đá granit
2,7
Gỗ thông
1,53
d. Ứng dụng
• Phân biệt những loại vật liệu khác nhau;
• Phán đoán tính chất của vật liệu;
• Tính toán thành phần của một số loại vật liệu như vữa, bêtông, ...
1.1.2. KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH (
g
0)
a. Định nghĩa
Là khối lượng của một đơn vị thể tích vật liệu ở trạng thái tự nhiên (kể cả các lỗ
rỗng).
b. Công thức xác định
Khối lượng thể tích của vật liệu ở trạng thái khô:
(g/cm3, kg/l, kg/m3, T/m3)
Trong đó:
+ Gk : khối lượng của vật liệu ở trạng thái khô (g, kg, T ).
+ V0 : thể tích tự nhiên của vật liệu (cm3, m3, l)
Cách xác định Vo:
• Mẫu có hình dạng hình học rõ ràng: đo chính xác kích thước rồi dùng công
thức hình học tính V0.
• Mẫu không có hình dạng hình học rõ ràng:
+ Trám parafin xung quanh mẫu vật liệu
+ Thả vật liệu vào nước
+ Xác định phần thể tích vật liệu chiếm chỗ, đem trừ thể tích parafin ® V0
• Với vật liệu rời (cát, sỏi, xi măng, ...): Đổ vật liệu từ một độ cao nhất định xuống
1 dụng cụ có dung tích biết trước để xác định.
0
0V
Gk
=g