Bài giảng Vật liệu xây dựng - ThS. Nguyễn Thị Thanh Hương

Nội dung text: Bài giảng Vật liệu xây dựng - ThS. Nguyễn Thị Thanh Hương

1. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC TOÂN ÑÖÙC THAÉNG KHOA KYÕ THUAÄT COÂNG TRÌNH # " MOÂN HOÏC VẬT LIỆU XÂY DỰNG GIAÛNG VIEÂN: ThS. NGUYỄN THỊ THANH HƯƠNG
2. MỞ ĐẦU 1. Vai trò của vật liệu xây dựng ¡ ¢ £ ¤ ¥ ¦ § ¨ ©    £ ¡     ¡  ¥  ¡      ¡  £  ¡ ¡     ¡    ¦ § ¨ V ©    ¥ ¨  ¡     ¡ ¢ ! "  ¡ ¥ # £ ¡    $ % ¡  ¥ ¡   £  ¡    &   ¡    ' (   ¡ ¢ ! " &   ¡ ¢ £ ¤ ¥ )   ! * ¡  ¡ £  +     ¡ ¢ ! "  ¡     ,    ¡ ¢ £ ¤ ¥ ¦ § ¨ © ¢ ¥   ! "  - ¡     ¥ ¡ !   +   ¡ ¡  £ . ' (  £ +  /  ¡ ¢ £ ¤ ¥ ¦ § ¨ © ¡    ¡     £  $ $ 0 ¡ ¡ 1 ¢ ¤ ¡ ! 2  3 £ ¢ 4 ¡   ¡ # £  ¡    ¦ § ¨ © ' 5 3 £  4 £  ¡    © § © 6  £  $   7 8 9   ¡    £   ¡     : ; 9     ¡    ¡  & ¨ ¢ " £ ¡  , ; 8 9 ' 2. Phân loại vật liệu xây dựng ! "  £  ¡    £  ¡ ¢ £ ¤ ¥   ¡  £ ,  £ ,    ¡ ¢ £ ¤ ¥ ¥   ¢  > £   ¡ ?  ¡ © /  Vật liệu vô cơ =   2  @ , ¡    A    ¢  > £  ¡ ¢ £ ¤ ¥    § ¡ >  ?   ¥ ' ' ' '  ¢  > £  ¡ ¢ £ ¤ ¥ B  ¡  C   ¢  > £ @ £ ¡ ¥ $   ¥      ¡ ¢ £ ¤ ¥ ? C    Vật liệu hữu cơ =   ¡ © D    ¢  > £ E 2 ' ' ' '  ¢  > £  ¡ ¢ £ ¤ ¥   E ) +  F $ @ G   ¡  H +   ¢  > £  ¡ ¢ £ ¤ ¥ @ G Vật liệu kim loại = ? £ $ ¢  > £ $  ¥    " + ? £ $ ' 3. Nội dung   I ¡ /  ? % ¡  ¥ ¡ &   ¡ ¢ £ ¤ ¥ ¦ § ¨ © Chương 1. ( ¡ ¢ £ ¤ ¥   ¡  £ ,  £ , Chương 2. J ¡ ¢ £ ¤ ¥ 3 $ ¦ § ¨ © Chương 3. J    ¡ ?  ¡ © /    2 Chương4. ( , ¡  ¦ £ $ L Chương 5. K A  ¦ § ¨ © Chương 6. J  H + ¦ § ¨ © Chương 7. M , ¡   ¡ +   Chương 8. K 1
3. CHÖÔNG 1 CAÙC TÍNH CHAÁT CÔ BAÛN CUÛA VAÄT LIEÄU XAÂY DÖÏNG 1.1. Khaùi nieäm chung Trong coâng trình coù raát nhieàu boä phaän, moãi boä phaän coù moät taùc duïng khaùc nhau, do ñoù vaät lieäu duøng ñeå xaây döïng caùc boä phaän ñoù phaûi coù khaû naêng töông öùng. Ví duï : Coâng trình nhaø, raïp haùt. Boä phaän chòu löïc : moùng, coät, ñaø saøn thì vaät lieäu söû duïng coù cöôøng ñoä cao. Boä phaän bao che (töôøng, maùi) : vaät lieäu goàm gaïch , ngoaùi, kính, goã, toân. . . ) thì yeâu caàu nheï, beàn, caùch aâm, caùch nhieät. Boä phaän tieáp xuùc vôùi nöôùc: saøn nhaø veä sinh, saân thöôïng, hoà nöôùc thì vaät lieäu coù tính choáng thaám cao. Boä phaän tieáp xuùc nhieät : oáng khoùi, loø nung, thì vaät lieäu coù khaû naêng caùch nhieät nhö gaïch chòu löõa samoát. Boä phaän ñaëc bieät : phoøng chuïp X-quang, loø phaûn öùng haït nhaân, beå chöùa axit, bazô thì vaät lieäu phaûi coù khaû naêng töông öùng. Nhö vaäy ñeå söû duïng vaät lieäu cho hôïp lyù chuùng ta caàn hieåu nhöõng tính naêng cô lyù cuûa vaät lieäu. Ngoaøi ra trong quaù trình söû duïng coâng trình coøn chòu aûnh höôûng cuûa moâi tröôøng beân ngoaøi. 1.2. Caùc tính chaát vaät lyù 1.2.1. Khoái löôïng rieâng a) Khaùi nieäm : Khoái löôïng rieâng laø khoái löôïng cuûa moät ñôn vò theå tích vaät lieäu ôû traïng thaùi hoaøn toaøn ñaëc (khoâng coù loã roãng). Kyù hieäu : γa ¢ 3 3 3 b) Coâng thöùc γ a = £ g/cm , kg/dm , T/m . ¡ Trong ñoù : Gk : Khoái löôïng vaät lieäu ôû traïng thaùi khoâ. V a : Theå tích ôû traïng thaùi ñaëc. c) Phöông phaùp xaùc ñònh : tuøy töøng loaïi vaät lieäu maø coù nhöõng phöông phaùp xaùc ñònh ρ khaùc nhau - Vaät lieäu ñöôïc coi nhö hoaøn toaøn ñaëc chaéc : theùp, kính . . . . + Maãu coù daïng hình hoïc xaùc ñònh : phöông phaùp caân ño + Maãu khoâng coù daïng hình hoïc xaùc ñònh : phöông phaùp vaät lieäu chieám choã chaát loûng ñeå xaùc ñònh V a - Vaät lieäu khoâng hoøan toaøn ñaëc chaéc : gaïch, ñaù, beâ toâng, vöõa . . . + Nghieàn nhoû maãu vaät lieäu coù d<0.2mm, caân xaùc ñònh m k, duøng phöông phaùp vaät chieám choã chaát loûng d) Öùng duïng Khoái löôïng rieâng cuûa vaät lieäu chæ phuï thuoäc vaøo thaønh phaàn caáu taïo vaø caáu truùc vi moâ cuûa noù neân bieán ñoäng trong moät phaïm vi nhoû + Tính ñoä ñaëc, ñoä roãng cuûa vaät lieäu. + Tính caáp phoái beâ toâng vaø moät soá chæ tieâu vaät lyù khaùc. 1.2.2. Khoái löôïng theå tích a) Khaùi nieäm : Khoái löôïng theå tích laø khoái löôïng cuûa moät ñôn vò theå tích vaät lieäu ôû traïng thaùi töï nhieân. Kyù hieäu γo § 3 3 3 ¥ ¤ ¦ b) Coâng thöùc γ = ¨ g/cm , kg/dm , T/m . Trong ñoù Gk : Khoái löôïng vaät lieäu ôû traïng thaùi khoâ 2
4. V o : Theå tích vaät lieäu ôû traïng thaùi töï nhieân - Khoái löôïng theå tích tieâu chuaån : laø khoái löôïng cuûa moät ñôn vò theå tích vaät lieäu ôû traïng thaùi töï nhieân sau khi ñöôïc saáy khoâ ôû nhieät ñoä 105 – 110 0C ñeán khoái tc löôïng khoâng ñoåi. Kyù hieäu γo - Khoái löôïng theå tích xoáp laø khoái löôïng cuûa moät ñôn vò theå tích vaät lieäu rôøi raïc ñöôïc ñoå ñoáng ôû traïng thaùi töï nhieân hoaëc traïng thaùi ñaàm chaët (baèng caùch rung laéc hoaëc ñaàm leøn) c) Phöông phaùp xaùc ñònh + Vaät lieäu coù kích thöôùc hình hoïc roõ raøng : • Caân maãu ñeå xaùc ñònh G γ o = • Ño maãu ñeå xaùc ñònh V 0 © + Maãu coù hình daïng baát kyø • Caân maãu ñeå xaùc ñònh G • Boïc maãu baèng paraffine (kyù hieäu P) • Tìm V 0 baèng caùch xaùc ñònh theå tích maãu boïc paraphin chieám choã trong nöôùc V0 = V - V p + Vaät lieäu rôøi raïc : xi maêng, caùt, ñaù . . . . duøng hình coù dung tích xaùc ñònh d) Öùng duïng - Khoái löôïng theå tích phuï thuoäc vaøo keát caáu noäi boä baûn thaân vaät lieäu, khoái löôïng theå tích xoáp phuï thuoäc vaøo kích thöôùc haït vaø söï saép xeáp giöõa caùc haït - Khoái löôïng theå thích cuûa caùc loaïi vaät lieäu xaây döïng bieán ñoåi trong phaïm vi raát lôùn + Tính ñoä ñaëc, ñoä roãng cuûa vaät lieäu + Tính caáp phoái beâtoâng. + Tính khoái löôïng caáu kieän + Tính ñoä oån ñònh cuûa keát caáu neàn moùng coâng trình + Tính toaùn vaø löïa choïn phöông tieän vaän chuyeån vaø boác xeáp 1.2.3. Ñoä ñaëc (ñ%) vaø ñoä roãng (r%) a) Khaùi nieäm : Ñoä ñaëc laø tæ soá tính baèng % giöõa theå tích ñaëc vaø theå tích töï nhieân cuûa vaät lieäu. Coâng thöùc ¡ ¡ ¢ £ ¡ ¡ ¢ £ V γ ¥ ñ =× a ñònh tính); ñ =× ñònh löôïng) Vo γ a Ñoä roãng laø theå tích roãng chöùa trong moät ñôn vò theå tích töï nhieân cuûa vaät lieäu, ñöôïc tính baèng ñôn vò%   ¦ ¦ § § ¨ ¥ Vr γ Coâng thöùc = ×100% hay r = −¤  × Vo γ a  Trong ñoù : Vr -theå tích roãng. V0 -theå tích töï nhieân cuûa vaät lieäu. Va-theå tích hoaøn toaøn ñaëc Loã roãng trong vaät lieäu goàm coù loã roãng kín vaø hôû. Loã roãng hôû laø loã roãng thoâng vôùi moâi tröôøng beân ngoaøi. Vaät lieäu chöùa nhieàu loã roãng kín thì cöôøng ñoä cao, caùch nhieät toát, nhöng chöùa nhieàu loã roãng ôû thì huùt aâm toát. 3
5. Qua ñoä roãng cuûa vaät lieäu coù theå ñaùnh giaù caùc tính chaát khaùc nhau cuûa vaät lieäu nhö khoái löôïng rieâng, khoái löôïng theå tích, heä soá truyeàn nhieät, ñoä huùt nöôùc (tuøy thuoäc vaøo tính chaát cuûa loã roãng kín hay hôû), cöôøng ñoä, ñoä beàn cuûa vaät lieäu. 1.2.4. Ñoä aåm a) Khaùi nieäm : laø tæ leä nöôùc coù töï nhieân trong maãu vaät lieäu ôû traïng thaùi töï nhieân treân moät ñôn vò khoái löôïng vaät lieäu ôû traïng thaùi khoâ b) Coâng thöùc G -G G W=w k x100%= n x100% Gk G k Trong ñoù : G-khoái löôïng vaät lieäu ôû traïng thaùi töï nhieân Gk-khoái löôïng vaät lieäu ôû traïng thaùi khoâ tn G n-khoái löôïng nöôùc coù trong vaät lieäu Vaät lieäu ôû traïng thaùi töï nhieân coù ñoä aåm W% thì Gw = Gk(1 + W). Ñoä aåm coù yù nghóa quan troïng ñoái vôùi vaät lieäu caáu taïo khoâng ñaúng höôùng. c) Caùch xaùc ñònh : caân maãu ôû traïng thaùi töï nhieân taïi thôøi ñieåm thí nghieäm, saáy khoâ maãu ñeán khoái löôïng khoâng ñoåi. d) YÙ nghóa - Ñoä aåm laø ñaïi löôïng thay ñoåi lieân tuïc tuøy thuoäc ñieàu kieän nhieät ñoä vaø ñoä aåm moâi tröôøng, vaät lieäu coù theå huùt aåm hoaëc nhaû aåm tuøy theo söï cheânh leäch giöõa aùp suaát rieâng phaàn cuûa hôi nöôùc trong khoâng khí vaø trong vaät lieäu. Ñoä aåm cuõng phuï thuoäc vaøo caáu taïo noäi boä cuûa vaät lieäu vaø baûn chaát öa nöôùc hay kî nöôùc cuûa noù. - Khi vaät lieäu bò aåm hoaëc khi ñoä aåm cuûa vaät lieäu thay ñoåi thì moät soá tính chaát cuûa vaät lieäu cuõng thay ñoåi theo nhö : cöôøng ñoä, khaû naêng daãn nhieät, daãn ñieän, theå tích. . - Bieát ñoä aåm cuûa vaät lieäu ñeå ñieàu chænh löôïng duøng vaät lieäu cho hôïp lyù 1.2.5. Ñoä huùt nöôùc a) Khaùi nieäm : Laø khaû naêng huùt vaø giöõ nöôùc toái ña cuûa vaät lieäu döôùi aùp löïc bình thöôøng (aùp löïc khoâng khí). b) Coâng thöùc • Xaùc ñònh ñoä huùt nöôùc theo khoái löôïng Hp(%) : Hp laø tæ soá giöõa khoái löôïng nöôùc chöùa trong maãu vaät lieäu ôû traïng thaùi baõo hoøa vaø khoái löôïng cuûa vaät lieäu ôû traïng thaùi khoâ. ¢ £ ¢ ¤ ¥ ¡ ¦ § § ¨ =¢ × (*) ¡ Trong ñoù : Gk : khoái löôïng cuûa maãu saáy khoâ Gu : khoái löôïng cuûa maãu öôùt (ñaõ baõo hoøa nöôùc) • Xaùc ñònh ñoä huùt nöôùc theo theå tích Hv% Hv% laø tæ soá giöõa theå tích nöôùc cuûa vaät lieäu ôû traïng thaùi baõo hoøa vaø theå tích töï nhieân cuûa vaät lieäu ©      § ¦ Gu− G k =© × = ( ) ¨ ¨ V γ an khoâ γ o Töø (*) vaø ( ) ta coù Hv= xHP % γ an 4
6. Ví duï Beâ toâng Hp = 3% Gaïch ñaát seùt nung Hp = 8 – 20% Ñaù granit Hp = 0,5 – 0,7 % c) Caùch xaùc ñònh : - Phöông phaùp ngaâm töø töø ôû ñieàu kieän bình thöôøng ñoái vôùi maãu coù kích thöôùc lôùn. - Phöông phaùp ngaâm moät laàn ôû ñieàu kieän bình thöôøng ñoái vôùi maãu coù kích thöôùc beù. d) Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán ñoä huùt nöôùc vaø yù nghóa : - Ñoä huùt nöôùc phuï thuoäc vaøo caáu taïo baûn thaân vaät lieäu (ñoä ñaëc, ñoä roãng, tính chaát loã roãng), baûn chaát öa nöôùc hay kî nöôùc cuûa vaät lieäu. - Khi vaät lieäu bò baõo hoøa nöôùc thì moät soá tính chaát cuûa vaät lieäu cuõng thay ñoåi theo nhö : cöôøng ñoä giaûm, khaû naêng daãn nhieät vaø daãn ñieän taêng, theå tích taêng . . . . 1.2.6. Ñoä baõo hoaø nöôùc a) Khaùi nieäm : Laø khaû naêng huùt nöôùc toái ña cuûa maãu vaät lieäu chòu aùp löïc cöôõng böùc (aùp suaát cao p = 20mmHg hay nhieät ñoä cao (ñun soâi)). b) Coâng thöùc ¤ ¥ ¦ © § £ ¨ ©  ¦ ¡ ¤ ¥ =© × hay = × ¢ 1.2.7. Heä soá meàm a) Ñònh nghóa : heä soá meàm laø tæ soá giöõa cöôøng ñoä cuûa vaät lieäu ôû traïng thaùi baõo hoøa vaø cöôøng ñoä cuûa vaät lieäu ôû traïng thaùi khoâ. b) Coâng thöùc  ¤ ¥   = ≤ Km laø chæ tieâu quan troïng ñoái vôùi vaät lieäu trong moâi tröôøng tieáp xuùc tröïc tieáp vôùi nöôùc. Km 0,85 : Vaät lieäu duøng trong moâi tröôøng nöôùc 1.2.8. Tính truyeàn nhieät, tính thaám nöôùc, thaám khí a) Ñònh nghóa : Tính truyeàn nhieät, tính thaám nöôùc, tính thaám khí laø khaû naêng cuûa vaät lieäu ñeå cho nöôùc, nhieät, khí thaám qua töø nôi coù aùp löïc cao ñeán nôi coù aùp löïc thaáp. Tính truyeàn nhieân cuûa vaät lieäu ñöôïc ñaëc tröng qua heä soá truyeàn nhieät λ   δ 0          λ =  kCal/m.h. C. Z Trong ñoù Q laø nhieät löôïng, (kCal, 1kCal = 4,1876 kJ) δ: beà daøy cuûa vaät lieäu (m) F : dieän tích tieát dieän cuûa maãu vaät lieäu (m 2) 0 t1,t 2 laø nhieät ñoä maët trong vaø maët ngoaøi cuûa vaät lieäu ( C) Z : thôøi gian ño (h) Ngoaøi ra heä soá truyeàn nhieät ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc :                !  0 λ= + ρ v − W/m. C 5
7.            !  0 λ= + ρ v − kCal/m.h. C 0 ¡ Khi nhieät ñoä < 100 C thì λt = λ ( + β t ) 0 Vôùi λ0 laø heä soá truyeàn nhieät ôû 0 C, β heä soá thay ñoåi nhieät ñoä λt : heä soá daãn nhieät ôû nhieät ñoä bình quaân t, . t = (t 1+t 2)/2 1.2.9. Nhieät dung vaø tæ nhieät a) Ñònh nghóa : Nhieät dung laø nhieät löôïng maø vaät lieäu thu vaøo khi ñun noùng. b) Coâng thöùc Q = G .C.(t 2 – t 1) kCal, kJ Trong ñoù : G : Khoái löôïng maãu vaät lieäu C : tæ nhieät t1, t 2 : nhieät ñoä cuûa vaät lieäu tröôùc vaø sau khi ñun noùng. Vaäy tæ nhieät laø nhieät löôïng maø vaät lieäu thu vaøo khi ñun noùng 1 kg vaät lieäu leân 1 0C. Öùng duïng C : - Duøng ñeå tính toaùn löôïng nhieät caàn thieát, duøng ñeå gia coâng nhieät nhaèm thuùc ñaåy quaù trình raén chaéc cuûa saûn phaåm. - Duøng ñeå tính toaùn löïa choïn caùc loaïi vaät lieäu ñeå xaây döïng caùc nhaø ôû trong ñieàu kieän thieáu ñieän khí hoùa, thieáu hôi, khí haäu laïnh ⇒ choïn vaät lieäu coù C lôùn vaø λ nhoû. Khi ñoä aåm cuûa vaät lieäu taêng thì nhieät dung rieâng cuûa noù taêng leân : ¢ £ ¢ ¡ C+ WC n ¢ £ ¢ ¡ C = ¡ w + W Trong ñoù : C, C w vaø C n – nhieät dung rieâng cuûa vaät lieäu khoâ, vaät lieäu coù ñoä aåm laø W vaø cuûa nöôùc. Khi vaät lieäu hoãn hôïp bao goàm nhieàu vaät lieäu thaønh phaàn coù nhieät dung rieâng laø C 1, C2, . . , C n vaø khoái löôïng töông öùng laø G1, G2, . . . ., Gn thì nhieät dung rieâng C cuûa noù ñöôïc tính theo coâng thöùc :      ¤ ¥ ¥ GC¤ + GC + + GCn n      C =  ¥ G¤ + G + + G n 1.2.10. Tính choáng chaùy a) Khaùi nieäm : Tính choáng chaùy laø khaû naêng cuûa vaät lieäu chòu ñöôïc taùc duïng cuûa nhieät ñoä cao trong moät thôøi gian nhaát ñònh. b) Phaân loaïi Caên cöù vaøo khaû naêng choáng chaùy cuûa vaät lieäu, ngöôøi ta chia vaät lieäu ra laøm 4 nhoùm a. Nhoùm vaät lieäu khoâng chaùy vaø khoâng bieán daïng : beâtoâng, gaïch b. Vaät lieäu khoâng chaùy maø bò bieán daïng : (theùp) hoaëc bò phaù huûy (nhö ñaù thieân nhieân, ñaù hoa, thaïch cao) c. Vaät lieäu khoù chaùy : Fibrofit (sôïi thöïc vaät, xi maêng) d. Vaät lieäu deã chaùy : Goã, bitum, taám lôïp baèng nhöïa höõu cô. 1.2.11. Tính chòu löõa a) Khaùi nieäm :Tính chòu löõa laø khaû naêng cuûa vaät lieäu coù söùc ñeà khaùng cao döôùi taùc duïng laâu daøi cuûa nhieät ñoä. b) Phaân loaïi caên cöù vaøo tính chòu nhieät phaân thaønh 3 loaïi : 6
8. a. Chòu löõa : chòu ñöôïc nhieät ñoä treân 1580 0C nhö gaïch samoát. . . . . b. Vaät lieäu khoù chaûy 1350 – 1580 0C. c. Vaät lieäu deã chaûy < 1350 0C : ñaát seùt. Vaät lieäu chòu löûa ñöôïc söû duïng ñeå xaây caùc boä phaän tieáp xuùc vôùi löûa nhö buoàng ñoát, oáng khoùi. . . . vaø nhöõng boä phaän phaûi chòu löïc ôû nhieät ñoä cao thöôøng xuyeân. 1.3. Tính chaát cô hoïc 1.3.1. Tính bieán daïng cuûa vaät lieäu : a) Ñònh nghóa : Bieâán daïng cuûa vaät lieäu laø tính chaát cuûa vaät lieäu coù theå thay ñoåi hình daïng vaø bieán ñoåi theå tích döôùi taùc duïng cuûa ngoaïi löïc (taûi troïng, ñoä aåm, nhieät ñoä thôøi tieát, ). b) Phaân loaïi a. Bieán daïng ñaøn hoài : Vaät lieäu khoâi phuïc hình daïng ban ñaàu sau khi boû taùc duïng ngoaïi löïc. b. Bieán daïng deûo : vaät lieäu khoâi phuïc khoâng hoaøn toaøn hoaëc bò bieán daïng sau khi boû taùc duïng ngoaïi löïc. Caên cöù vaøo hieän töôïng bieán daïng deûo cuûa vaät lieäu döôùi taùc duïng cuûa ngoaïi löïc ngöôøi ta chia laøm 2 nhoùm : a. Vaät lieäu doøn : vaät lieäu tröôùc khi bò phaù hoaïi khoâng coù hieän töôïng bieán daïng deûo. Ví duï nhö : beâ toâng, gaïch, ñaù. Ñoái vôùi vaät lieäu doøn cöôøng ñoä ñaëc tröng laø cöôøng ñoä chòu neùn. b. Vaät lieäu deûo : laø vaät lieäu tröôùc khi bò phaù hoaïi coù bieán daïng deûo. Cöôøng ñoä ñaëc tröng laø cöôøng ñoä chòu keùo. Tính deûo vaø tính doøn tuøy thuoäc vaøo : nhieät ñoä, ñoä aåm vaø toác ñoä taêng taûi. Ví duï : Ñaát seùt ñoä aåm taêng thì caøng deûo, ñoä aåm baèng khoâng chuùng trôû thaønh vaät lieäu doøn. Ñoái vôùi bitum : nhieät ñoä cao, toác ñoä taêng taûi chaäm chuùng laø vaät lieäu deûo, nhöng khi nhieät ñoä thaáp, toác ñoä taêng taûi nhanh chuùng trôû thaønh vaät lieäu doøn. 1.3.2. Cöôøng ñoä a) Ñònh nghóa : Cöôøng ñoä laø khaû naêng cuûa vaät lieäu chòu taùc duïng cuûa öùng suaát do ngoaïi löïc gaây ra (taûi troïng, söï thay ñoåi nhieät ñoä, vaän toác doøng chaûy,) . . . . - Cöôøng ñoä vaät lieäu ñöôïc quyeát ñònh chuû yeáu bôûi thaønh phaàn cuûa vaät lieäu, hình daïng vaø ñaëc tröng beà maët cuûa vaät lieäu. - Ngoaøi ra, cöôøng ñoä vaät lieäu coøn phuï thuoäc vaøo ñieàu kieän nhieät ñoä, ñoä aåm, kích thöôùc maãu thí nghieäm. Do vaäy cöôøng ñoä vaät lieäu laø moät chæ tieâu mang tính chaát ñieàu kieän nhaát ñònh. b) Caùc phöông phaùp xaùc ñònh cöôøng ñoä chòu neùn vaø keùo cuûa vaät lieäu • Phöông phaùp phaù hoaïi maãu 7
9. - Cheá taïo maãu hoaëc laáy maãu töø keát caáu coâng trình vaø taùc duïng taûi troïng tröïc tieáp leân maãu cho ñeán khi maãu bò phaù hoaïi. Caùc daáu hieäu phaù hoaïi laø xuaát £ P ¢ hieän veát nöùt, taùch lôùp vaø bieán daïng R¡ = kG cm n k F - Trong ñoù : P : taûi troïng neùn hay keùo lôùn nhaát gaây phaù hoaïi maãu. F : dieän tích tieát dieän cuûa maãu vaät. Ñeå xaùc ñònh cöôøng ñoä chòu neùn ngöôøi ta thöôøng cheá taïo hình laäp phöông coù caïnh 2 – 30 cm. ¤ Caùch xaùc ñònh cöôøng ñoä chòu uoán cuûa vaät lieäu : Sô ñoà 1 taûi : tröôøng hôïp ñaët moät taûi troïng ôû giöõa: § ¥ ¢ Pl £ ¥ R = ¦ kG cm u bh Sô ñoà 2 taûi : tröôøng hôïp ñaët hai taûi baèng nhau ñoái xöùng vôùi ñieåm giöõa thanh: ¥ £ Pl ¢ R= ¥ kG cm u bh Trong ñoù l : chieàu daøi giöõa 2 goái töïa,cm b,h : chieàu roäng vaø chieàu cao cuûa maãu, cm. P : taûi troïng taùc duïng, kg. Vì vaät lieäu coù caáu taïo khoâng ñoàng nhaát neân cöôøng ñoä cuûa noù ñöôïc xaùc ñònh baèng cöôøng ñoä trung bình cuûa 1 nhoùm maãu (>=3 maãu). Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán cöôøng ñoä ¤ Thaønh phaàn caáu taïo vaø caáu truùc cuûa vaät lieäu ¤ Ñoä ñaëc, thao taùc thí nghieäm, nhieät ñoä, ñoä aåm ¤ Hình daïng, kích thöôùc, traïng thaùi beà maët maãu thí nghieäm ¤ Höôùng chòu löïc • Phöông phaùp khoâng phaù hoaïi maãu ¤ Taùc duïng taûi troïng va chaïm vaøo beà maët vaät lieäu, döïa vaøo nguyeân taéc naåy baät ñaøn tính ra khoûi beà maët vaät lieäu, thoâng soá ño laø trò soá baät naåy do phaû löïc töø maët vaät lieäu taïo ra khi coù taùc ñoäng cô hoïc (suùng baät naåy). ¤ Döïa vaøo quy luaät lan truyeàn cuûa xung ñieän, tia phoùng xaï hay soùng sieâu aâm khi ñi qua vaät lieäu ñeå caùc ñònh maät ñoä, taàng soá dao ñoäng rieâng hay vaän toác truyeàn soùng. Ñem ñoái chieáu vôùi thoâng soá ño vôùi caùc ñoà thò chuaån ñeå xaùc ñònh cöôøng ñoä cuûa vaät lieäu. (maùy sieâu aâm beâ toâng, maùy sieâu aâm theùp. . . ) Caùc phöông phaùp khoâng phaù hoaïi raát tieän lôïi nhöng möùc ñoä chính xaùc tuøy thuoäc vaøo raát nhieàu yeáu toá do ñoù khoâng theå thay theá hoøan toaøn phöông phaùp phaù hoaïi maãu ñöôïc. Caùc bieåu ñoà chuaån cuûa phöông phaùp khoâng phaù hoaïi maãu ñöôïc xaây döïng treân cô sôû cuûa phöông phaùp phaù hoaïi maãu. 8
10. Caùc heä soá lieân quan ñeán cöôøng ñoä vaät lieäu a) Heä soá meàm Heä soá meàm laø tæ soá giöõa cöôøng ñoä cuûa vaät lieäu ôû traïng thaùi baõo hoøa vaø cöôøng ñoä cuûa vaät lieäu ôû traïng thaùi khoâ. ¡ ¤ ¥ ¢ ¦ Coâng thöùc = ¡ ≤ £ Hm laø chæ tieâu raát quan troïng ñoái vôùi vaät lieäu trong moâi tröôøng tieáp xuùc tröïc tieáp vôùi nöôùc. Hm 0,85 : Vaät lieäu duøng trong moâi tröôøng nöôùc. b) Heä soá an toaøn trong tính toaùn thieát keá coâng trình, ngöôøi ta chæ tính khaû naêng chòu löïc cuûa vaät lieäu theo trò soá cöôøng ñoä toái ña cho pheùp [R]. Cöôøng ñoä naøy nhoû hôn cöôøng ñoä giôùi haïn thöïc söï cuûa vaät lieäu môùi ñaûm baûo an toaøn. Tyû soá giöõa cöôøng ñoä giôùi haïn vaø cöôøng ñoä cho pheùp goïi laø heä soá an toaøn K. Heä soá an toaøn K luoân luoân lôùn hôn 1. ¡ K = ¡ [] Trong ñoù : R – cöôøng ñoä giôùi haïn cuûa vaät lieäu [R] – cöôøng ñoä toái ña cho pheùp trong thieát keá Lyù do ñeå ñöa ra heä soá an toaøn trong tính toaùn thieát keá keát caáu coâng trình : ¤ Cöôøng ñoä laø trò soá trung bình cuûa nhieàu maãu thí nghieäm, nhieàu vuøng hoaëc nhieàu laàn thí nghieäm. ¤ Trong quaù trình laøm vieäc, vaät lieäu thöôøng coù hieän töôïng moûi hoaëc ñaõ coù bieán hình quaù lôùn tuy chöa ñeán löïc phaù hoaïi (nhaát laø khi taûi troïng truøng laäp). ¤ Maëc khaùc khi thieát keá, ngöôøi ta chöa ñeà caäp heát ñeán caùc yeáu toá aûnh höôûng cuûa moâi tröôøng taùc duïng leân coâng trình. Vieäc löïa choïn heä soá an toaøn lôùn hay nhoû khi tính toaùn tuøy thuoäc vaøo : ¤ Quy moâ, taàm quan troïng cuûa coâng trình. ¤ Kinh nghieäm veà tính toaùn thieát keá, phöông phaùp tính, trình ñoä tính toaùn, trình ñoä naém chaéc vaät lieäu, kieåm nghieäm qua caùc coâng trình ñaõ xaây döïng . . . . ¤ Phöông tieän, thieát bò thaêm doø, khaûo saùt, döï baùo, kieåm ñònh . . . . c) Heä soá phaåm chaát Heä soá phaåm chaát K pc laø chæ tieâu ñaùnh giaù phaåm chaát cuûa vaät lieäu – laø tyû soá giöõa cöôøng ñoä vaø khoái löôïng theå tích cuûa vaät lieäu R K pc = γ o Trong ñoù R – cöôøng ñoä giôùi haïn cuûa vaät lieäu, daN/cm 2 3 γo – khoái löôïng theå tích cuûa vaät lieäu, kg/m 1.3.3. Ñoä cöùng : a) Ñònh nghóa : Ñoä cöùng laø khaû naêng cuûa vaät lieäu choáng laïi taùc duïng ñaâm xuyeân cuûa caùc loaïi vaät lieäu khaùc cöùng hôn noù. 9
11. b) Phaân loaïi : • Ñoái vôùi goã vaø kim loaïi + Phöông phaùp Brinen : duøng vieân bi theùp coù ñöôøng kính D (mm), ñem aán vaøo vaät lieäu ñònh thou vôùi moät löïc P, roài döïa vaøo kích thöôùc veát caàu loom treân beà maët vaät lieäu ñeå xaùc ñònh ñoä cöùng. Ñoä cöùng Brinen xaùc ñònh theo coâng thöùc sau : ¡ P P ¢ £ H= = daN mm Br ¤ F π DD− D − d Trong ñoù : F – dieän tích choûm caàu cuûa veát loõm, mm 2 D – ñöôøng kính bi theùp, mm d – ñöôøng kính veát loõm, mm P – löïc eùp vieân bi vaøo maãu thí nghieäm (daN), noù phuï thuoäc vaøo ñöôøng kính vieân bi vaø loaïi vaät lieäu. P ñöôïc tính theo coâng thöùc P = K.D 2 K – laø heä soá, phuï thuoäc tính chaát vaät lieäu. Ví duï :ñoái vôùi kim loaïi ñen, K = 30 Ñoái vôùi kim loaïi maøu, K = 10 Ñoái vôùi kim loaïi meàm, K = 3 HBr caøng lôùn thì vaät lieäu caøng cöùng • Ñoái vôùi khoaùng vaät voâ cô : ñeå xaùc ñònh ñoä cöùng ngöôøi ta duøng baûng phaân loaïi Mohr Thang ñoä cöùng Teân khoaùng Ñaëc ñieåm 1 Ñaù phaán (talc) Meàm, raïch ñöôïc baèng 2 Ñaù thaïch cao (CaSO 4.2H 2O) ngoùn tay. 3 Ñaù canxit (CaCO 3) 4 Fluorin (CaF 2) Cöùng hôn, raïch ñöôïc 5 Apatit baèng dao theùp. 6 Traøng thaïch (Feldspath) 7 Thaïch anh (SiO 2) 8 Topazo Cöùng, laøm xöôùc kính. 9 Corindon 10 Kim cöông Ñeå xaùc ñònh ñoä cöùng cuûa moät loaïi ñaù A naøo ñoù ngöôøi ta duøng phöông phaùp vaïch laáy caùc maãu ñaù theo thöù töï trong thang ñoä cöùng Mohr laàn löôït vaïch leân A. Chuù yù : Söï cheânh leäch caùc soá baäc trong thang ñoä cöùng Mohr khoâng ñuùng nhö soá baäc ñaõ chæ maø chæ noùi leân chuùng hôn keùm nhau. 1.3.4. Ñoä hao moøn - Ñònh nghóa : laø khaû naêng vaät lieäu chòu taùc duïng ñoàng thôøi maøi moøn vaø choáng va chaïm. - Caùch xaùc ñònh : duøng thieát bò hình troáng Devan Ñoä hao moøn Ñeâvan : 10
12. ¤ Ñeå xaùc ñònh ñoä hao moøn thöôøng duøng maùy Ñeâvan (ñoái vôùi ñaù). Ñaäp ñaù thaønh nhöõng vieân naëng khoaûng 100g roài boû 5kg ñaù vaøo thuøng. Cho thuøng quay 10000 voøng roài laáy maãu ra vaø ñem saøng qua saøng 2mm. Ñoä hao moøn seõ ñöôïc tính theo coâng thöùc sau : m− m M = n F Trong ñoù : F- tieát dieän maãu (cm 2) m1, m 2 : khoái löôïng maãu tröôùc vaø sau khi maøi moøn. (g) BAØI TAÄP CHÖÔNG 1 Baøi 1 : Moät vaät ôû traïng thaùi aåm 20% coù khoái löôïng theå tích 1,8kg/dm 3, ôû traïng thaùi baõo hoøa nöôùc khoái löôïng theå tích cuûa vaät laø 2kg/dm 3. Cho bieát khoái löôïng rieâng cuûa vaät laø 3kg/dm 3 vaø cuûa nöôùc laø 1kg/dm 3. Bieát theå tích cuûa vaät khoâng thay ñoåi khi ñoä aåm thay ñoåi. Haõy tính heä soá baõo hoøa nöôùc cuûa vaät ñoù. Baøi 2 : Moät vaät ôû traïng thaùi aåm 10% coù khoái löôïng theå tích 2,2kg/dm 3, ôû traïng thaùi baõo hoøa nöôùc hoaøn toaøn coù khoái löôïng theå tích laø 2,3kg/dm 3. Bieát vaät coù theå tích 3 khoâng ñoåi khi ñoä aåm thay ñoåi vaø ρn=1g/cm . Tính khoái löôïng rieâng cuûa vaät.Cbh =1 Baøi 3 : Moät vaät khi baõo hoøa nöôùc hoaøn toaøn coù möùc huùt nöôùc theo khoái löôïng laø 20%, ñoä roãng cuûa vaät ñoù laø 40%. Bieát theå tích cuûa vaät khoâng thay ñoåi khi ñoä aåm thay ñoåi, khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc laø 1g/cm3. Haõy tính khoái löôïng theå tích cuûa vaät ôû traïng thaùi baõo hoøa, Cbh = 1 Baøi 4 : Moät maãu ñaù voâi khoâ naëng 300g, sau khi huùt nöôùc ôû ñieàu kieän thöôøng 3 ngaøy ñeâm ñem caân ñöôïc 309g. bieát heä soá baõo hoøa nöôùc laø 0,7; khoái löôïng theå tích cuûa ñaù khoâ laø 2400kg/m 3; cuûa nöôùc laø 1kg/dm 3. Haõy tính ñoä huùt nöôùc theo khoái löôïng vaø theå tích, ñoä roãng vaø khoái löôïng rieâng cuûa ñaù naøy. Baøi 5 : Moät vaät coù khoái löôïng rieâng laø 2,6kg/dm 3, ñoä roãng 20%. Khi ñoä aåm taêng 1% thì ñoä taêng trung bình veà theå tích cuûa vaät laø 0,2%. Haõy tính khoái löôïng theå tích cuûa vaät ôû ñoä aåm 20%. Baøi 7 : Moät vaät coù khoái löôïng rieâng laø 2,2kg/dm 3 vaø ñoä roãng baèng 20%, ôû traïng thaùi baõo hoøa nöôùc vaät coù khoái löôïng theå tích laø 2kg/dm 3. Cho bieát ñöôøng bieåu dieãn quan heä giöõa ñoä taêng theå tích töông ñoái ∆V vaø ñoä aåm coù daïng baäc nhaát heä soá goùc laø 0.1. tính möùc huùt nöôùc theo khoái löôïng cuûa vaät. Baøi 8 : Moät maãu ñaù coù hình daïng khoâng roõ raøng, ôû traïng thaùi khoâ coù khoái löôïng laø 80g. sau khi phuû beà maët maãu baèng paraphin thì khoái löôïng cuûa noù caân ñöôïc trong nöôùc laø 37g. bieát khoái löôïng cuûa paraphin ñaõ duøng ñeå phuû maãu laø 0,75g vaø khoái löôïng ñôn vò cuûa paraphin laø 0.9g/cm 3, cuûa nöôùc laø 1g/cm 3. Tính khoái löôïng theå tích cuûa ñaù. Baøi 10 : Moät vaät baõo hoøa nöôùc boû vaøo nöôùc thì noåi leân 2/5 theå tích. Bieát heä soâù baõo haøo nöôùc C-60%, ñoä roãng r=40%. Haõy tính khoái löôïng rieâng cuûa vaät ñoù. Bieát theå tích cuûa vaät khoâng thay ñoåi khi ñoä aåm thay ñoåi. Baøi 11 : Moät loaïi ñaù voâi coù khoái löôïng theå tích ôû traïng thaùi baõo hoaø laø 2,55g/cm3, heä soá baõo hoøa nöôùc 50%. Ñaù daêm ñöôïc saûn xuaát töø ñaù voâi coù khoái löôïng ñôn vò theå 11
13. tích xoáp laø 1,625g/cm 3, ñoä roãng 35%. Bieát theå tích cuûa ñaù voâi khoâng thay ñoåi khi ñoä aåm thay ñoåi. Haõy xaùc ñònh khoái löôïng rieâng cuûa ñaù voâi. Baøi 14 : Moät loaïi beâtoâng xæ coù heä soá truyeàn nhieät ôû ñieàu kieän töï nhieân 0,46kCal/m. 0C.h, ñoä aåm W=3%, khoái löôïng rieâng laø 2,6g/cm 3. Haõy xaùc ñònh ñoä roãng cuûa loaïi vaät lieäu naøy. Baøi 16 : Vaät lieäu caùch nhieät töø taám eùp höõu cô coù chieàu daøy a = 600mm ñöôïc thay baèng taám boâng thuyû tinh. Cho bieát nhieät ñoä ôû maët tieáp xuùc nguoàn nhieät laø 120 0C vaø 0 0 maët söû duïng laø 20 C. ÔÛ 0 C, heä soá truyeàn nhieät cuûa taám eùp höõu cô coù λ0= 0,066 0 0 kCal/m.h. C, cuûa taám boâng thuyû tinh laø λ0= 0,035 kCal/m.h. C. Vaø heä soá nhieät ñoä cho caû 2 loaïi β = 0,002. Haõy xaùc ñònh chieàu daøy cuûa taám boâng thuyû tinh? ./. 12
14. CHÖÔNG 2 VAÄT LIEÄU ÑAÙ THIEÂN NHIEÂN 2.1. Khaùi nieäm chung 2.1.1. Vaät lieäu ñaù thieân nhieân Laø nhöõng vaät lieäu ñöôïc khai thaùc vaø gia coâng töø ñaù thieân nhieân nhö noå mìn, ñuïc, ñaäp, cöa, v v Do ñoù, tính chaát cô lyù, hoùa hoïc cuûa vaät lieäu ñaù thieân nhieân vaãn giöõ nguyeân nhö ñaù goác. Vì vaäy, ñeå tìm hieåu tính chaát cuûa vaät lieäu ñaù thieân nhieân ta phaûi tìm hieåu tính chaát cuûa ñaù nhieân nhieân. Vaät lieäu ñaù thieân nhieân laø loaïi vaät lieäu ñöôïc duøng nhieàu trong xaây döïng. - Coâng duïng : vaät lieäu ñaù thieân nhieân nhö caùt, soûi, ñaù daêm duøng laøm coát lieäu beâ toâng vaø vöõa; ñaù caáp phoái duøng raûi ñöôøng oâtoâ vaø ñeäm ñöôøng xe löõa; ñaù hoäc duøng ñeå xaây moá caàu, xaây coáng, keø ñeâ vaø gia coá neàn ñöôøng oâtoâ ôû vuøng ñaát yeáu; ñaù taám, ñaù laùt duøng laùt væa heø, laøm baäc caàu thang; caùc caáu kieän kieán truùc khaùc nhö soûi, cuoäi, ñaù granit duøng ñeå trang hoøan caùc coâng trình daân duïng vaø coâng coäng. Ngoøai ra, coøn duøng ñaù thieân nhieân ñeå saûn xuaát caùc chaát keát dính nhö voâi, thaïch cao, xi maêng (goàm ñaát seùt vaø ñaù voâi). - Öu ñieåm : cöôøng ñoä chòu neùn cao, ñoä cöùng cao, beàn vöõng trong moâi tröôøng söû duïng, duøng trang trí, reû tieàn (vì laø vaät lieäu ñòa phöông). . 2.1.2. Ñaù thieân nhieân a) Khaùi nieäm : Ñaù thieân nhieân laø moät khoái voâ cô goàm 1 hoaëc nhieàu khoaùng vaät khaùc nhau. Khoaùng vaät laø moät hôïp chaát hoùa hoïc thieân nhieân hoaëc laø caùc nguyeân toá töï sinh ñöôïc taïo thaønh trong quaù trình hình thaønh voû traùi ñaát. Ví duï : ñaù voâi coù khoaùng canxit CaCO 3. Ñaù thaïch cao : CaSO 4.2H 2O vaø taïp chaát Ñaù granit bao goàm caùc khoaùng vaät chính laø thaïch anh (SiO 2), felspath vaø mica. Döïa vaøo ñieàu kieän hình thaønh vaø nguoàn goác ñaù thieân nhieân chia thaønh 3 loaïi : ñaù macma, ñaù traàm tích vaø ñaù bieán chaát Ñaù ñöôïc taïo thaønh bôûi 1 khoaùng goïi laø ñaù ñôn khoaùng, ñaù goàm nhieàu khoaùng goïi laø ñaù ña khoaùng 1b) Khoaùng taïo ñaù voâi 1a) Khoaùng taïo ñaù granit 1c) Khoaùng taïo ñaù thaïch cao 13
15. Ñaù macma xaâm nhaäp Ñaù macma Ñaù macma phun traøo Ñaù traàm tích cô hoïc Ñaù thieân nhieân Ñaù traàm tích Ñaù traàm tích hoùa hoïc Ñaù traàm tích höõu cô Ñaù bieán chaát Ñaù bieán chaát khu vöïc Ñaù bieán chaát tieáp xuùc 2.1.3. Phaân loaïi vaø öùng duïng vaät lieäu ñaù thieân nhieân Vaät lieäu ñaù thieân nhieân raát khaùc nhau veà tính chaát maëc duø khai thaùc cuøng moät nôi, cuøng loaïi ñaù. a). Khoái löôïng theå tích 3 γo > 1800 kg/m : ñaù naëng duøng cho coâng trình : moùng, ñeâ, lôùp phuû bôø ñaäp. 3 γo 0.9 : duøng döôùi nöôùc c) Hình daïng, kích thöôùc Ñaù hoäc nhöõng vieân chöa qua gia coâng ñeõo goït, khoâng coù daïng hình hoïc xaùc ñònh, kích thöôùc 150 ÷ 450mm, m = 20 ÷ 40 kg. Ñaù khoái : Nhöõng vieân coù qua gia coâng cô hoïc, hình daùng thöôøng laø khoái hoäp chöõ nhaät, thöôøng ñöôïc goïi laø ñaù ñeõo : ñaù ñeõo thoâ, ñaù ñeõo vöøa, ñaù ñeõo kyõ. Ñaù taám : nhöõng vieân coù chieàu daøy beù hôn so vôùi caùc kích thöôùc coøn laïi. Ñaù daêm : ñaù coù d = 5 ÷ 70mm Caùt : haït coù d = 0,14 ÷ 5mm Boät ñaù : d 65%; Ñaù trung tính : SiO 2 = 55 ÷65%; Ñaù bazô : SiO 2 = 45 ÷ 55%; Ñaù sieâu bazô SiO 2 1100 oC) töø loøng traùi ñaát xaâm nhaäp leân phaàn treân cuûa voû hoaëc phun ra ngoaøi maët ñaát. 14
16. Do ñieàu kieän nguoäi ñaëc cuûa khoái macma khaùc nhau → caáu taïo vaø tính chaát cuûa ñaù khaùc nhau, ngöôøi ta chia ñaù macma ra laøm 3 loaïi : a) Ñaù macma xaâm nhaäp : do söï nguoäi ñaëc cuûa khoái macma naèm trong loøng quaû ñaát. Ñaëc ñieåm : nguoäi chaäm, coù aùp löïc cuûa caùc lôùp ñaù beân treân. Tính chaát : raát ñaëc chaéc, cöôøng ñoä cao, ñoä huùt nöôùc (Hp) nhoû ( 65% Ñaù trung tính SiO 2 55 - 65% Ñaù bazô SiO 2 45 - 55% Ñaù sieâu bazô SiO 2 < 45 % Hình 2 : Söï hình thaønh ñ aù macma 2.2.2. Caùc khoaùng vaät taïo ñaù chuû yeáu Chuû yeáu laø thaïch anh, felspath, mica vaø khoaùng vaät maøu saãm. Caùc khoaùng vaät coù tính chaát khaùc nhau neân söï coù maët cuûa chuùng → ñaù coù nhöõng tính chaát xaây döïng khaùc nhau ví duï nhö cöôøng ñoä, ñoä beàn vöõng, khaû naêng gia coâng. 15
17. - Thaïch anh : (SiO 2) ôû daïng keát tinh, tinh theå laêng truï 6 caïnh, coù maøu traéng söõa, ñoä cöùng laø 7, coù cöôøng ñoä cao, choáng maøi moøn toát, oån ñònh ñoái vôùi axit (tröø HF). - Felspath : coù 3 loaïi felspath kali, felspath natri, felspath canxi. Deã bò phong hoùa, keùm oån ñònh khi coù maët nöôùc vaø khí CO 2 taïo thaønh caolinit – laø thaønh phaàn chuû yeáu cuûa ñaát seùt. - Mica : laø caùc alumosilicat ngaäm nöôùc raát phöùc taïp, phoå bieán coù 2 loaïi biotit (mica ñen), muscovit (mica traéng). Khoaùng vaät maøu saãm : amfibon, piroxen, olivin, coù cöôøng ñoä cao, dai beàn, khoù gia coâng. 2.2.3. Caùc loaïi ñaù macma thöôøng duøng trong xaây döïng - Ñaù macma xaâm nhaäp Ñaù granit (ñaù hoa cöông) laø loaïi ñaù axit thaønh phaàn khoaùng chính (thaïch anh, felspath vaø moät ít mica), coù maøu : tro nhaït, hoàng nhaït, hoaëc vaøng keát tinh haït lôùn. Tính chaát : ñaëc chaéc, cöôøng ñoä lôùn, ñoä huùt nöôùc nhoû hôn 1%, coù khaû naêng choáng phong hoùa cao, maøu saéc ñeïp. Duøng trong xaây döïng : oáp maët ngoaøi nhaø cöûa, coâng trình, laøm neàn moùng caàu, ñaäp. Ôû nöôùc ta, granít coù nhieàu ôû Thanh Hoùa, Taø Khoa, Phanxipaêng, Cöûa Raøo, Nuùi Oâng. Sienit, Diorit laø loaïi ñaù trung tính, coù khaû naêng choáng va chaïm toát, choáng phong hoùa cao vaø deã ñaùnh boùng, duøng laøm maët ñöôøng, taám oáp. Ôû Vieät Nam ñioârit gaëp nhieàu ôû Ñieän Bieân Phuû. Gabro laø ñaù bazô duøng laøm ñaù daêm, ñaù taám ñeå laùt maët ñöôøng, oáp trang trí caùc coâng trình. Tính chaát ρρρv (kg/m3) Rn (kG/cm 2) Öùng duïng 3 + $ I ¡   £  ¡     ¢  $ E   Ñaù granit 2600-2700 1200-2500 @  +  @    ¡ ¢     / ¡  £ £   / ¡   @   ¤ Sienit 2400-2800 1500-2000 Diorit 2900-3300 2000-3500 Gabroâ 2900-3300 2000-3500 - Ñaù macma phuùn xuaát Tính chaát ρρρv (kg/m 3) Rn (kG/cm 2) Öùng duïng ¢  ¡  ! ¥  ¢  $ $    ¥  Diaba 2900-3500 3000-4000  ! ¥ ¢ © £  @   @  ¦  ¤ ' Bazan 2900-3500 1000-5000 andesit 2200-2700 1200-2400 Tuùp dung nham 750-1400 60-100 Vaät lieäu caùch nhieät, gaïch bloc xaây töôøng, ñaù daêm Tro nuùi löûa 500 20-30 cho beâ toâng nheï 16
18. Tuùp nuùi löûa, Hình 3a : ñaù macma xaâm nhaäp (ñaù granit) Hình 3b : ñaù macma phun traøo (ñaù bazan) 2.3. Ñaù traàm tích 2.3.1. Ñaëc tính chung Ñaù traàm tích ñöôïc taïo thaønh do söï laéng ñoïng, keát tuï, tích tuï cuûa caùc lôùp ñaát ñaù, do thôøi gian laéng tuï khaùc nhau taïo thaønh caùc lôùp ñaù traàm tích coù chieàu daøy, maøu saéc, ñoä lôùn haït, ñoä cöùng khaùc nhau. Ñaù traàm tích khoâng ñaëc chaéc baèng ñaù macma (do caùc chaát keo keát thieân nhieân khoâng cheøn ñaày giöõa caùc haït hoaëc do baûn thaân caùc chaát keo co laïi). Cho neân ñaù traàm tích coù cöôøng ñoä thaáp hôn vaø ñoä huùt nöôùc cao hôn. Ñaù traàm tích raát phoá bieán, deã gia coâng neân ñöôïc söû duïng roäng raõi. Caên cöù vaøo ñieàu kieän taïo thaønh ñaù traàm tích chia laøm 3 loaïi : a) Traàm tích cô hoïc : do caùc loaïi ñaát ñaù ôû daïng rôøi raïc tích tuï thaønh. Ví duï : caùt, seùt, cuoäi, soûi, cuoäi keát b) Traàm tích hoùa hoïc : do caùc chaát hoøa tan trong nöôùc laéng ñoïng, keát tuï, gaén keát laïi. Ví duï : ñaù thaïch cao. Ñaù ñolomit Ñaëc ñieåm : haït raát nhoû, thaønh phaàn khoaùng vaät töông ñoái ñôn giaûn vaø ñeàu hôn traàm tích cô hoïc. c) Traàm tích höõu cô : do söï tích tuï laéng ñoïng cuûa xaùc caùc sinh vaät, thöïc vaät ôû trong bieån. Ví duï : ñaù voâi, ñaù voâi voû soø, ñaù phaán, ñaù diatomit, 2.3.2. Caùc khoaùng vaät taïo ñaù chuû yeáu - Nhoùm oxit silic : opan, chanxedon, thaïch anh traàm tích. Opan (SiO 2.2H 2O) khoaùng voâ ñònh hình. Chanxedon (SiO 2) hoï cuûa thaïch anh. Thaïch anh traàm tích : taùi keát tinh opan, chanxedon 17
19. - Nhoùm cacbonat : canxit, ñolomit, manhezit. Canxit : CaCO 3, ñoä cöùng 3 Ñolomit : CaCO 3.MgCO 3 Mahezit : MgCO 3 - Nhoùm caùc khoaùng seùt : quan troïng trong ñaù traàm tích. Caolinit Al 2O3.2SiO 2.2H 2O – do söï phaân huûy felspath, mica laø thaønh phaàn chuû yeáu cuûa caolanh vaø caùc loaïi ñaát seùt ña khoaùng. Mica ngaäm nöôùc hình thaønh do söï phaân huûy mica vaø moät soá silicat. Montmorilonit – khoaùng seùt taïo thaønh trong moâi tröôøng kieàm, laø thaønh phaàn chính cuûa ñaát seùt bentonit, ñoâi khi noù laø xi maêng gaén keát trong sa thaïch. - Nhoùm sulphat : thaïch cao vaø anhydric. Thaïch cao (CaSO 4.2H 2O) taïo thaønh do traàm tích hoùa hoïc, do thuûy hoùa anhydric. Anhydric (CaSO 4), traàm tích hoùa hoïc. 2.3.3. Caùc loaïi ñaù traàm tích thöôøng duøng trong xaây döïng - Ñaù voâi : thaønh phaàn chuû yeáu laø CaCO 3, thöôøng laãn taïp chaát ñaát seùt, silic duøng laøm coát lieäu beâ toâng, raûi maët ñöôøng, laø nguyeân lieäu saûn xuaát voâi, xi maêng - Sa thaïch : ñaù thaïch anh keo keát baèng chaát keo keát thieân nhieân (ñaát seùt, oxit silic, canxi cacbonat). Trong xaây döïng thöôøng duøng sa thaïch sillic ñeå laøm ñaù daêm cho beâ toâng vaø ñeå raûi maët ñöôøng. Hình 4a) Cuoäi keát Hình 4b) Sa thaïch 2.4. Ñaù bieán chaát 2.4.1. Ñaëc tính chung Laø caùc loaïi ñaù macma, ñaù traàm tích bò bieán ñoåi tính chaát khi gaëp aùp suaát vaø nhieät ñoä cao. Chia thaønh 2 loaïi : a) Bieán chaát khu vöïc : khi moät vuøng ñaát naøo ñoù bò luùn xuoáng, nhöõng lôùp ñaù hình thaønh tröôùc bò luùn saâu hôn, beân treân laø nhöõng lôùp traàm tích môùi tích tuï daàn, laâu ngaøy taïo neân moät aùp löïc lôùn eùp leân nhöõng lôùp döôùi laøm chuùng bò bieán chaát. Loaïi naøy coù tính phaân phieán (lôùp moûng) neân tính chaát cô hoïc keùm hôn ñaù macma. Ví duï nhö ñaù gônai (do ñaù granit taùi keát tinh), dieäp thaïch seùt (ñaát seùt bieán chaát). b) Bieán chaát tieáp xuùc : taïo thaønh töø traàm tích bò bieán chaát do taùc duïng cuûa nhieät ñoä cao. Khi gaëp khoái macma noùng chaûy, ñaù traàm tích tieáp xuùc vôùi khoái macma bò nung noùng vaø thay ñoåi tính chaát. Loaïi naøy thöôøng raén hôn ñaù traàm tích. Ví duï nhö ñaù hoa (bieán chaát töø ñaù voâi), thaïch anh (bieán chaât töø caùt) . . . . 18
20. Hinh 5 : Bieán chaát ñoäng löïc Hinh 5 : Bieán chaát khu vöïc 2.4.2. Caùc loaïi ñaù bieán chaát thöôøng duøng trong xaây döïng - Ñaù gônai do ñaù granit taùi keát tinh vaø bieán chaát döôùi taùc duïng cuûa aùp löïc cao, laø ñaù bieán chaát khu vöïc (bieán chaát ñòa phöông) xaûy ra ôû döôùi saâu trong moät vuøng roäng lôùn do aûnh höôûng cuûa caû nhieät ñoä vaø aùp suaát. Caáu taïo daïng phaân lôùp neân coù cöôøng ñoä theo caùc phöông khaùc nhau, deã bò phong hoùa, taùch lôùp. Duøng laøm taám oáp, laùt - Ñaù hoa (ñaù caåm thaïch) bieán chaát töø ñaù voâi, ñaù ñolomit döôùi taùc duïng cuûa nhieät ñoä vaø aùp suaát (do bieán chaát tieáp xuùc hoaëc khu vöïc) (bieán chaát tieáp xuùc xaûy ra do aûnh höôûng nhieät ñoä cao cuûa khoái macma hoaëc cuûa lôùp dung nham maø laøm cho ñaù xung quanh bò bieán chaát). Ñaù hoa deã gia coâng, maøi nhaün, ñaùnh boùng. Duøng laøm taám oáp trang trí, baäc caàu thang, laùt saøn nhaø, coát lieäu cho beâ toâng. - Ñaù quaêczit (ñaù thaïch anh) do sa thaïch (ñaù caùt) taùi keát tinh taïo thaønh, chòu phong hoùa toát, cöôøng ñoä cao, ñoä cöùng lôùn. Duøng xaây truï caàu, taám oáp, ñaù daêm, ñaù hoäc cho caàu ñöôøng, laø nguyeân lieäu saûn xuaát gaïch chòu löûa. - Dieäp thaïch seùt : bieán chaát cuûa ñaát seùt döôùi aùp löïc cao laøm vaät lieäu lôïp. Hình 5 : öùng duïng ñaù bie án chaát (ñaù caåm thaïch) trong xaây döïng 2.6. Khai thaùc vaø gia coâng - Khai thaùc : vieäc löïa choïn phöông phaùp khai thaùc tuøy thuoäc vaøo : + ñoä cöùng cuûa ñaù ; + vò trí cuûa ñaù trong moû ñaù ; + ñieàu kieän thieát bò, kích thöôùc saûn phaåm. 19
21. Ñöa ra phöông phaùp : + khai thaùc loä thieân ; + khai thaùc haàm loø ; + noå mìn. - Gia coâng ñaù taám : duøng maùy caét, maùi maøi, maùy ñaùnh boùng. Ñaù daêm : maùy ñaäp, maùy nghieàn, saøng. 2.7. Nguyeân nhaân gaây hö hoûng vaø bieän phaùp baûo veä vaät lieäu ñaù thieân nhieân - Nguyeân nhaân + do nöôùc vaø caùc taùc duïng lyù hoùa cuûa nöôùc (nöôùc coù chöùa CO 2 vaø caùc loaïi axit coù taùc duïng phaù hoaïi) + do söï thay ñoåi cuûa nhieät ñoä vaø ñoä aåm. + do caùc axit höõu cô (ñöôïc tieát ra töø moät loaïi vi khuaån beân trong ñaù hoaëc beà maët phaùt sinh töø buïi voâ cô, höõu cô + nöôùc. + do taùc duïng cuûa reã caây. + do hieän töôïng uoán neáp. - Bieän phaùp baûo veä : + Traùnh tieáp xuùc vôùi nöôùc : giaûi quyeát thoaùt nöôùc, queùt treân beà maët ñaù lôùp choáng thaám : bitum, nhöïa thoâng, duøng phöông phaùp hoùa hoïc : phöông phaùp florua hoùa (duøng cho ñaù voâi) : CaCO 3 + MgSiF 6 → CaF 2 ↓ + MgF 2 ↓ + SiO 2 + CO 2 20
22. CHÖÔNG 3 VAÄT LIEÄU GOÁM XAÂY DÖÏNG 3.1. Khaùi nieäm vaø phaân loaïi 3.1.1. Khaùi nieäm Nguyeân lieäu duøng ñeå saûn xuaát vaät lieäu goám laø ñaát seùt. Ñaát seùt seõ traûi qua moät quaù trình gia coâng cô hoïc vaø bieán ñoåi lyù hoùa döôùi taùc duïng cuûa nhieät ñoä ñeå taïo thaønh saûn phaåm goám. Trong xaây döïng : vaät lieäu goám : caùc chi tieát keát caáu nhaø töø khoái xaây, oáp trang trí, coát lieäu roãng (keramzit) cho beâ toâng nheï, söù veä sinh, ñoà duøng gia ñình, goám beàn axit, nhieät duøng trong coâng nghieäp hoùa hoïc, luyeän kim Öu ñieåm chuû yeáu cuûa vaät lieäu goám : ñoä beàn vaø tuoåi thoï cao Nhöôïc ñieåm : gioøn, deã vôõ, naëng, khoù cô giôùi hoùa xaây döïng (gaïch xaây, ngoùi lôïp). Saûn xuaát vaät lieäu goám thu heïp dieän tích ñaát noâng nghieäp. 3.1.2 Phaân loaïi - Theo coâng duïng vaät lieäu : Vaät lieäu goám ñeå xaây : gaïch, gaïch bloâc Vaät lieäu goám ñeå lôùp : ngoùi Vaät lieäu laùt : taám laùt neàn, ñöôøng, væa heø Vaät lieäu oáp Saûn phaåm kyõ thuaät veä sinh : chaäu röûa, boàn taém Saûn phaåm caùch nhieät, caùch aâm : goám xoáp Saûn phaåm chòu löûa : gaïch samoát, gaïch caoalumin - Theo caáu taïo, vaät lieäu goám : Goám ñaëc (Hp 5%) (gaïch xaây, taám oáp) - Theo phöông phaùp saûn xuaát : Goám tinh : caáu truùc haït mòn, saûn xuaát phöùc taïp (gaïch trang trí, söù veä sinh) Goám thoâ : coù caáu truùc haït lôùn, saûn xuaát ñôn giaûn (gaïch, ngoùi, taám laùt). 3.2. Nguyeân lieäu saûn xuaát vaät lieäu goám ¤ Nguyeân lieäu beùo : ñaát seùt, cao lanh ¤ Nguyeân lieäu gaày : caùt thaïch anh, ñaát seùt nung non, (tro nhieät ñieän, ) ¤ Phuï gia chaùy vaø phuï gia taêng deûo ¤ Chaát trôï dung : traøng thaïch ñeå haï nhieät ñoä nung ¤ Men. 3.2.1 Ñaát seùt a) Nguoàn goác cuûa ñaát seùt Ñònh nghóa : ñaát seùt laø loaïi ñaù traàm tích ña khoaùng, khi nhaøo troän vôùi nöôùc seõ trôû thaønh hoãn hôïp deûo coù theå taïo hình caùc saûn phaåm khaùc nhau, sau khi gia coâng nhieät noù bieán thaønh traïng thaùi ñaù. Thaønh phaàn chính cuûa ñaát seùt laø khoaùng seùt (khoaùng deûo) laø caùc alumosilicat ngaäm nöôùc. Ñaát seùt ñöôïc taïo thaønh do söï phong hoùa cuûa felspath kali, tuøy ñieàu kieän moâi tröôøng (nhieät ñoä, aùp suaát, pH) taïo ra khoaùng seùt khoaùng nhau : + Moâi tröôøng axit yeáu (pH 6 – 7) taïo Caolinit : 21
23. K2O.Al 2O3.6SiO 2 + H 2O + CO 2 → Al 2O3.2SiO 2.2H 2O + 4SiO 2 + K 2CO 3 + Trong moâi tröôøng kieàm pH 7.3 – 10.3 taïo Montmorilonit : K2O.Al 2O3.6SiO 2 + nH 2O + CO 2 → Al 2O3.4SiO 2.2H 2O + 2SiO 2 + K 2CO 3 Montmorilonit coù ñoä phaân taùn cao, khaû naêng haáp phuï vaø tröông phoàng lôùn, coù ñoä deûo, ñoä co khi saáy, nung cao. Ñaát seùt chöùa nhieàu khoaùng naøy thöôøng duøng laøm phuï gia cho ñaát seùt keùm deûo. b) Thaønh phaàn hoùa cuûa ñaát seùt ñöôïc ñaëc tröng baèng haøm löôïng caùc oxit : SiO 2 ôû daïng lieân keát 40 – 60% SiO 2 töï do 15 – 30% Al 2O3 8 – 22% Fe 2O3 3 – 7% Taùc duïng cuûa töøng oxit : - SiO 2 daïng lieân keát hoùa hoïc : khi taêng löôïng naøy seõ quyeát ñònh veà maët soá löôïng khoaùng Caolinit. -SiO 2 töï do : Neáu ít quaù seõ khoù taïo hình. Neáu nhieàu thì löïc lieân keát keùm, cöôøng ñoä cô hoïc saûn phaåm giaûm Vöøa ñuû : seõ deã taïo hình, cöôøng ñoä cao, traùnh co ngoùt, nöùt saûn phaåm. -Al 2O3 quyeát ñònh tính deûo vaø tính chòu löûa cuûa ñaát seùt. - Fe 2O3 quyeát ñònh maøu saéc cuûa saûn phaåm. c) Thaønh phaàn haït Trong ñaát seùt coù 3 nhoùm côõ haït chính : - Nhoùm haït caùt : ñöôøng kính 0.14 < d < 5mm - Nhoùm haït buïi 0.005 < d < 0.14 mm - Nhoùm haït seùt d < 0.005 mm Ñaát seùt coù nhieàu haït lôùn nhö buïi, mica, caùt seõ laøm cho ñaát seùt keùm deûo, nhöng seõ giaûm co. Neáu trong ñaát seùt coù ñaù voâi, khi nung seõ taïo ra voâi (CaO) khi thuûy hoùa seõ nôû ra laøm saûn phaåm deã bò nöùt. 3.2.2 Vaät lieäu gaày Vaät lieäu gaày pha vaøo ñaát seùt ñeå giaûm ñoä deûo, giaûm ñoä co khi phôi saáy vaø nung. Vaät lieäu gaày : caùt, ñaát seùt maát nöôùc, samoát, tro nhieät ñieän Ñaát seùt nung non cheá taïo baèng caùch nung ñaát seùt ôû nhieät ñoä 700 – 750 oC ñeå khöû nöôùc hoùa hoïc, duøng vôùi haøm löôïng 30 – 50%, hoaëc coù theå laáy pheá phaåm sau khi nung. Caùt duøng 10 – 25%, nhöng neáu löôïng caùt lôùn seõ giaûm cöôøng ñoä vaø ñoä beàn nöôùc cuûa saûn phaåm goám. 22
24. 3.2.3 Phuï gia chaùy vaø phuï gia taêng deûo Phuï gia chaùy : muøn cöa, phoi baøo, thaûi phaåm cuûa xí nghieäp laøm giaøu than ñaù, tro nhieät ñieän, baõ giaáy taùc duïng laøm taêng ñoä roãng cuûa gaïch vaø laøm quaù trình gia coâng nhieät ñeàu hôn. Phuï gia taêng deûo : ñaát seùt coù ñoä deûo cao (ñaát seùt bentonit). 3.2.4 Phuï gia haï nhieät ñoä nung Coøn goïi laø chaát trôï dung coù taùc duïng haï thaáp nhieät ñoä keát khoái, taêng cöôøng ñoä vaø ñoä ñaëc cho saûn phaåm, thöôøng duøng felspath ñeå haï nhieät ñoä nung (do baûn thaân coù nhieät ñoä noùng chaûy thaáp). 3.2.5 Men Men laø lôùp thuûy tinh moûng (0.1 – 0.3mm) phuû leân beà maët saûn phaåm goám, khi nung coù khaû naêng baùm dính toát vôùi saûn phaåm. Taùc duïng : baûo veä saûn phaåm choáng laïi taùc duïng cuûa moâi tröôøng, taêng tính choáng thaám, taêng myõ quan cho saûn phaåm goám. Thaønh phaàn chính ; caùt thaïch anh, cao lanh, felspath, muoái cuûa kim loaïi kieàm vaø kieàm thoå, oxit chì, axic boric Men duøng saûn xuaát vaät lieäu goám ña daïng : men maøu, men khoâng maøu, men trong, men ñuïc, men boùng, khoâng boùng, men trang trí 3.3 Caùc tính chaát cuûa ñaát seùt 3.3.1 Tính deûo Tính deûo laø tính chaát khi nhaøo troän vôùi nöôùc cho moät hoãn hôïp coù khaû naêng taïo ra hình daùng döôùi taùc duïng cuûa ngoaïi löïc vaø giöõ nguyeân hình daùng ñoù khi loaïi boû ngoaïi löïc. Tính deûo laø tính chaát quan troïng nhaát cuûa ñaát seùt, quyeát ñònh coâng ngheä cheá taïo saûn phaåm. Nguyeân nhaân taïo tính deûo cho ñaát seùt laø baûn thaân ñaát seùt coù caáu taïo daïng lôùp, coù khaû naêng trao ñoåi ion vaø haáp phuï nöôùc. Do coù khaû naêng trao ñoåi ion neân khi gaëp nöôùc ñaát seùt seõ bò hydrat hoùa taïo neân nhöõng lôùp nöôùc bao quanh haït seùt. Maøng nöôùc laøm cho caùc haït seùt coù theå deã daøng tröôït töông ñoái vôùi nhau döôùi taùc duïng cuûa ngoaïi löïc töø ñoù laøm cho ñaát seùt coù tính deûo. Ñoä deûo cuûa ñaát seùt tuøy thuoäc vaøo : thaønh phaàn khoaùng, thaønh phaàn haït * Caùc xaùc ñònh ñoä deûo cuûa ñaát seùt : coù nhieàu phöông phaùp khaùc nhau : + Xaùc ñònh baèng heä soá deûo K Ñaát seùt khoâ troän vôùi nöôùc (17 – 25%) taïo ñaát seùt deûo. Taïo vieân bi seùt coù ñöôøng kính 4 – 6 cm. Neùn vieân bi Pn – 500G, 1000G, 1500G Ñoä deûo K = P.a KG.cm a : laø ñoä bieán daïng cuûa vieân bi. Thoâng thöôøng K : 3 – 3.5 KG.cm + Xaùc ñònh döïa vaøo löôïng nöôùc yeâu caàu (Nyc) duøng ñeå nhaøo troän taïo cho ñaát seùt coù ñoä deûo tieâu chuaån vaø ñoä co trong khoâng khí. Ñaát seùt caøng deûo Nyc caøng cao vaø ñoä co caøng lôùn. 23
25. Döïa vaøo phöông phaùp naøy ñaát seùt ñöôïc chia ra laøm 3 loaïi : Ñaát seùt deûo cao Nyc > 28%, ñoä co 10 – 15% Ñaát seùt coù ñoä deûo trung bình 20 – 28% 7 – 10 % Ñaát seùt keùm deûo 10 4.1 Söï bieán ñoåi lyù hoùa cuûa ñaát seùt döôùi taùc duïng cuûa nhieät ñoä trong loø nung Ñaát seùt laø heä ña khoaùng, khi nung xaûy ra nhieàu quaù trình hoùa lyù phöùc taïp, nhieàu khoaùng môùi ñöôïc taïo thaønh. o ¤ 100 – 600 C nöôùc töï do bay hôi, nöôùc lieân keát hoùa hoïc bay hôi, chaát höõu cô chaùy, ñaát seùt bò co ñaùng keå vaø coù theå gaây aûnh höôûng ñeán chaát löôïng saûn phaåm. Ñaát seùt trôû thaønh ñaát seùt khan, maát ñi tính deûo, trong saûn phaåm xuaát hieän nhieàu loã roãng nhoû. 24
26. o ¤ 600 – 880 C ñaát seùt khan phaân huûy thaønh caùc oxit ñoäc laäp. Maïng löôùi tinh theå cuûa khoaùng seùt hoaøn toaøn bò phaù huûy, cöôøng ñoä saûn phaåm giaûm. o ¤ 920 – 980 C caùc oxit keát hôïp taïo khoaùng silimanit. αAl 2O3 + SiO 2 → Al 2O3.SiO 2 o ¤ 1000 – 1200 C chuû yeáu taïo khoaùng silimanit vaø khoaùng mulit baét ñaàu ñöôïc hình thaønh. Al 2O3.SiO 2 →→→ 3Al 2O3.2SiO 2 Mulit laø thaønh phaàn khoaùng chính cuûa gaïch ñaát seùt nung. Khi nhieät ñoä taêng moät soá thaønh phaàn cuûa ñaát seùt seõ chaûy ra laáp ñaày caùc loã roãng nhoû laøm saûn phaåm seõ ñaëc chaéc hôn coù cöôøng ñoä cao, luùc naøy kích thöôùc co laïi theo yeâu caàu, vaø saûn phaåm ñaït maøu saéc theo mong muoán. Nhieät ñoä ôû giai ñoaïn ñoù goïi laø nhieät ñoä keát khoái hoaëc dung keát. Nhieät ñoä caøng taêng söï chuyeån hoùa töø silimanit thaønh mulit caøng maïnh vaø chuyeån hoùa hoaøn toaøn thaønh mulit ôû nhieät ñoä 1370 – 1420 oC. Neáu nhieät ñoä tieáp tuïc gia taêng toaøn boä thaønh phaàn ñaát seùt seõ chaûy ra, saûn phaåm bò bieán daïng, seõ raát cöùng, goïi laø pheá phaåm – nhieät ñoä luùc naøy goïi laø nhieät ñoä chaûy cuûa ñaát seùt. Khoaûng thôøi gian töø nhieät ñoä keát khoái ñeán nhieät ñoä chaûy goïi laø ∆T (70 – 100 oC). Do ñoù trong quaù trình nung caàn phaûi löu yù ñeán ∆T (khoaûng keát khoái- hieäu nhieät ñoä luùc keát khoái vaø luùc baét ñaàu keát khoái) Nhieät ñoä keát khoái laø nhieät ñoä baét ñaàu xuaát hieän pha loûng, taêng khoái löôïng theå tích, taêng cöôøng ñoä Nhieät ñoä keát thuùc keát khoái laø nhieät ñoä cao nhaát maø saûn phaåm vaãn giöõ ñöôïc hình daïng. Ñaát seùt coù khoaûng ∆T caøng roäng thì caøng deã saûn xuaát caùc saûn phaåm goám. 5.1 Coâng ngheä saûn xuaát gaïch ñaát seùt nung a. Khai thaùc nguyeân vaät lieäu b. UÛ vaø gia coâng cô hoïc c. Taïo hình d. Saáy e. Nung f. Ñaùnh giaù chaát löôïng gaïch ñaát seùt nung 5.5.6 Ñaùnh giaù chaát löôïng gaïch ñaát seùt nung 3.4.1.1.Quy öôùc kyù hieäu caùc loaïi gaïch xaây ¤ GR90-4V47-M50 : Gaïch roãng daøy 90-4 loã vuoâng – r = 47% - Mac 50 ¤ GR90-4T20 : Gaïch roãng daøy 90-4 loã troøn – r = 20% ¤ GR90-4CN40: Gaïch roãng daøy 90 – 4 loã chöõ nhaät – r = 40% ¤ GR60-2T15: Gaïch roãng daøy 60 – 2 loã troøn – r = 15% ¤ GR200-6CN52 : Gaïch roãng daøy 200 – 6 loã chöõ nhaät – r = 52% ¤ GR60-100 : Gaïch ñaëc daøy 60- Mac 100. 3.4.1.2. Moät soá yeâu caàu kyõ thuaät saûn phaåm gaïch xaây döïng (theo TCVN 1450:1986) 25
27. ¤ Ñoä sai leäch kích thöôùc cho pheùp : ∆ldaøi = ± 7mm, ∆lroäng = ± 5mm, ∆lcao = ± 3mm. ¤ Hp ñoái vôùi gaïch xaây döïng : 8 – 18% ¤ Maøu saéc ñeïp, ñeàu, maët khoâng saàn suøi. ¤ Caïnh thaúng, maët phaûi nhaün, maët gaïch khoâng quaù 3 ñöôøng nöùt, ñöôøng nöùt khoâng daøi quaù 15mm, saâu khoâng quaù 1mm. 2- Cöôøng ñoä : a. Cöôøng ñoä neùn : - Ñoái vôùi gaïch ñaëc neùn deûo (chieàu daøy 2/3 chieàu roäng) thì maãu thöû laø moät nöõa vieân gaïch ñöôïc laùng maët baèng vöõa mac 50 vaø ñeå 3 ngaøy. - Cöôøng ñoä neùn cuûa gaïch tính theo coâng thöùc : P R = n F b. Cöôøng ñoä uoán : Ñaët vieân gaïch leân 2 ñaàu goái töïa chieàu daøi l, löïc taäp trung P ñaët ôû giöõa. Cöôøng ñoä uoán cuûa gaïch tính theo coâng thöùc: M¡ Pl R = = ¢ u W bh 3. Ñoä huùt nöôùc : Coù 2 phöông phaùp ñeå xaùc ñònh ñoä huùt nöôùc cuûa gaïch • Phöông phaùp ngaâm maãu töø töø : saáy khoâ maãu roài caân, sau ñoù ngaâm maãu trong thuøng ngaâm 48 giôø, vôùt maãu ra caân laïi. • Phöông phaùp ñun trong nöôùc soâi : saáy khoâ maãu roài caân, sau ñoù ngaâm maãu trong thuøng nöôùc soâi 4 giôø, vôùt maãu ra caân laïi. Ñoä huùt nöôùc (theo khoái löôïng) ñöôïc tính nhö sau : £ ¤ ¥ ¦ ¤ m− m § § H p = m£ Trong ñoù : m1 – Khoái löôïng maãu tröôùc khoâ m2 – Khoái löôïng maãu ngaâm baõo hoøa 4. Khoái löôïng rieâng, khoái löôïng theå tích : 26
28. - Khoái löôïng rieâng : duøng phöông phaùp vaät lieäu chieám choã chaát loûng + duïng cuï : Bình tyû troïng + Chaát loûng : daàu hoûi - Khoái löôïng theå tích : saáy khoâ maãu gaïch thí nghieäm ñem caân roài xaùc ñònh theå tích cuûa maãu ñoù baèng phöông phaùp ño bình thöôøng hoaëc baèng phöông phaùp boïc paraffin hay ngaâm baõo hoaø nöôùc. Khoái löôïng rieâng cuûa gaïch 2,5 ÷ 2,7 g/cm 3. Khoái löôïng theå tích gaïch ñaëc : 1,7 ÷ 1,9 g/cm 3; gaïch roãng 1,1 ÷ 1,4 g/cm 3 6.1 SÔ LÖÔÏC QUAÙ TRÌNH SAÛN XUAÁT MOÄT SOÁ LOAÏI SAÛN PHAÅM THOÂNG DUÏNG 6.1.1 Saûn xuaát ngoùi Kyõ thuaät saûn xuaát ngoùi gaàn gioáng nhö saûn xuaát gaïch. Ngoùi coù hình daïng phöùc taïp, moûng yeâu caàu chaát löôïng cao, khoâng söùt meû, nöùt vôõ, ít thaám Nguyeân lieäu : ñaát seùt coù ñoä deûo cao, deã chaûy, khoâng chöùa taïp chaát cacbonat, coù theå duøng 15-25% phuï gia caùt, 10-20% phuï gia samoát. Gia coâng nguyeân lieäu vaø chuaån bò phoái lieäu : coù theå duøng caû 3 phöông phaùp : khoâ, baùn khoâ vaø deûo Tröôùc khi taïo hình phaûi taïo ra nhöõng vieân galet treân maùy eùp lentoâ, roài uû ñeå ñoä aåm ñoàng ñeàu, sau ñoù taïo ngoùi. Saáy ngoùi theo cheá ñoä saáy dòu, nung töø töø, nung laâu hôn vaø laøm nguoäi chaäm hôn so vôùi gaïch 6.1.2 Saûn xuaát gaïch oáp laùt Theo TCVN 6300 -1997 a) Nguyeân lieäu Ñaát seùt chaát löôïng cao, khoaûng keát khoái roäng nhö kaolinit-thuyû mica (haøm löôïng mica lôùn, thaïch anh thaáp), Kaolinit-monmoriloânit (montmoârilonit 20%) Traøng thaïch : noùng chaûy taïo pha thuyû tinh hoaø tan thaïch anh, bao boïc vaø gaén caùc tinh theå taïo ñoä beàn cho vaät lieäu Vaät lieäu gaày: caùt thaïch anh, thaønh phaàn taïo neân keát caáu cuûa xöông Talc : coù taùc duïng hoaù hoïc vôùi phoái lieäu taïo mulit, taêng ñoä beàn uoán vaø ñoä beàn va ñaäp b) Coâng ngheä saûn xuaát gaïch oáp laùt Caùc coâng ñoaïn chính cuûa quaù trình coâng ngheä goàm: Nghieàn öôùt saáy phun eùp taïo hình saáytraùng men-in hoa nung nhanh. Phoái lieäu ñöôïc chuaån bò baèng phöông phaùp nghieàn öôùt trong maùy nghieàn bi.Ñoä mòn sau khi nghieàn caàn ñaït löôïng loït qua saøng 10.000loã/cm 2 ≥94%. Hoà xöông coù ñoä aåm 33-34%. Trong saáy phun, hoà ñöôïc loaïi boû nöôùc, ñoä aåm cuûa xöông 5-6% vaø taïo boät eùp vôùi côõ haït thích hôïp.Taïo hình theo phöông phaùp eùp baùn khoâ baèng maùy eùp thuyû löïc vôùi cöôøng ñoä eùp 250-300kG/cm 2. Vieân gaïch sau khi taïo hình coù cöôøng ñoä moäc 12-15kG/cm 2 3.4.2. MOÄT SOÁ LOAÏI SAÛN PHAÅM THOÂNG DUÏNG 27
29. 3.4.2.1. Gaïch oáp laùt a) Saûn phaåm : Goàm gaïch khoâng trang men vaø gaïch ceramic traùng men vôùi caùc loaïi kích thöôùc, hình daïng khaùc nhau. Gaïch khoâng traùng men : 3.4.2.2 Saûn phaåm ngoùi b) Yeâu caàu kyõ thuaät (TCVN 90: 1982) ¤ Beà maët nhaün, phaúng, ñuùng hình vuoâng. ¤ Aâm thanh, maøu saéc gaïch cuøng moät loâ phaûi ñoàng ñeàu. ¤ Khoâng coù veát hoen oá, chaám ñen, aùm than . . . . ¤ Söùt meû caïnh khoâng quaù 1 choã ñoái vôùi gaïch loaïi 1(2 choã-loaïi 2), daøi khoâng quaù 5mm (10mm- loaïi 2), saâu khoâng quaù 2mm (5mm- loaïi 2). $ $ ¤ ¤ ¡ Veát nöùt cho pheùp 1 veát nöùt (daøi 5mm, roäng ñoái vôùi loaïi 1; 2 veát nöùt $ $ ¤ ¡ (daøi 10mm, roäng ñoái vôùi loaïi 2. MOÄT SOÁ SAÛN PHAÅM GOÁM XAÂY DÖÏNG THOÂNG DUÏNG HIEÄN NAY Saûn phaåm goám duøng ñeå xaây töôøng bao che, töôøng ngaên, töôøng raøo trong caùc coâng trình daân duïng goàm caùc loaïi gaïch :gaïch ñinh, gaïch 4 loã, gaïch 6 loã, gaïch 11 loã, 3 loã a) Gaïch loã 220x105x60 Gaïch 6 loã 175x110x75 Gaïch 4 loã 80x80x80mm Gaïch luïc giaùc 120x20mm Gaïch laùt neàn 300x300x15mm Gaïch nem keùp 220x200x57mm Tr ọng l ượng: 3,3 Kg/vieân 28
30. Gaïch khoâng traùng men : 3.4.2.2 Saûn phaåm ngoùi Ngoùi lôïp, 2kg Ngoùi noùc, 2.8kg Ngoùi maét roàng, 0.5kg 334x210x12mm 195x100x11mm 380x190x15mm Ngoùi haøi, 0.5kg Ngoùi maøu, 4.2kg Gôø chaén nöôùc möa, 145x145x11mm 420x330x24mm 4.1kg, 420x330mm d) Chaäu röûa 472x426mm 29
31. CHÖÔNG 4 CHAÁT KEÁT DÍNH VOÂ CÔ 4.1. Khaùi nieäm vaø phaân loaïi 4.1.1 Khaùi nieäm Chaát keát dính voâ cô thöôøng ôû daïng boät mòn sau khi nhaøo troän vôùi nöôùc taïo thaønh moät loaïi hoà deûo coù tính dính, sau caùc quaù trình phaûn öùng hoùa lyù phöùc taïp noù daàn daàn ñoâng ñaëc laïi, trôû neân raén chaéc vaø trôû thaønh moät loaïi ñaù nhaân taïo. Trong quaù trình ngöng keát vaø raén chaéc ñoù, noù coù khaû naêng troän laãn vôùi caùc vaät lieäu khaùc, gaén keát chuùng laïi vôùi nhau thaønh moät khoái ñoàng nhaát, vöõng chaéc. 4.1.2 Phaân loaïi Tuøy theo moâi tröôøng raén chaéc maø CKD ñöôïc chia ra laøm 3 loaïi chính : ¤ CKD raén trong khoâng khí ¤ CKD raén trong nöôùc. ¤ Chaát keát dính raén trong octocla * CKD raén trong khoâng khí : laø nhöõng loaïi CKD chæ coù khaû naêng raén chaéc vaø phaùt trieån cöôøng ñoä trong khoâng khí. Theo thaønh phaàn hoùa chia laøm 4 loaïi : - Thaïch cao xaây döïng ñöôïc cheá taïo töø nung ñaù thaïch cao. 150 – 170 oC CaSO 4.2H 2O CaSO 4.0.5H 2O + 1.5H 2O - Voâi (CaO) cheá taïo töø ñaù voâi (CaCO 3) 900 – 1000 oC CaCO 3 CaO + CO 2 - Chaát keát dính Mange : 500 – 700 oC MgCO 3 MgO + CO 2 - Thuûy tinh loûng – silicat natri Na 2O.nSiO 2 hoaëc kali (K 2O.mSiO 2) vôùi n = 2,5 – 3; m = 3 – 4. * CKD raén trong nöôùc : laø nhöõng loaïi CKD chæ coù khaû naêng raén chaéc vaø phaùt trieån cöôøng ñoä trong khoâng khí vaø trong nöôùc. ¤ Voâi thuûy : nung CaCO 3 choïn haøm löôïng coù ñaát seùt treân 20%. ¤ CKD hoãn hôïp : CKD ñòa phöông : CaO + phuï gia voâ cô hoaït tính. ¤ Xi maêng la maõ : laø CKD chöa keát khoái ¤ Xi maêng Portland vaø caùc chuûng loaïi cuûa noù, laø xi maêng keát khoái. ¤ Xi maêng Aluimin vaø caùc chuûng loaïi cuûa noù (xi maêng raén nhanh). * CKD raén trong otocla : (moâi tröôøng nhieät aåm) : laø loaïi chaát keát dính voâ cô chæ coù theå raén chaéc vaø giöõ ñöôïc cöôøng ñoä daøi trong ñieàu kieän hôn nöôùc baõo hoøa vaø nhieät ñoä cao Ví duï : voâi silic, voâi cacbonat, voâi tro xæ. Chaát keát dính voâ cô raén trong nöôùc neáu ñöôïc raén trong moâi tröôøng octocla thì cöôøng ñoä ñaït ñöôïc seõ cao hôn vaø toác ñoä raén chaéc seõ nhanh hôn. 30
32. 4.2. Voâi 4.2.1 Nguyeân lieäu Nguyeân lieäu ñeå saûn xuaát voâi laø caùc loaïi ñaù giaøu CaCO 3 (canxit) : ñaù phaán, ñaù voâi, ñaù voâi – ñolomit, ñaù ñolomit vôùi haøm löôïng caùc taïp chaát (chuû yeáu laø taïp chaát seùt, buïi, buøn) khoâng lôùn hôn 6% vaø phaûi phaân boá ñeàu trong ñaù voâi. 4.2.2 Caùc quaù trình xaûy ra khi nung Thöïc chaát cuûa quaù trình nung voâi laø thöïc hieän phaûn öùng khöû CO 2 trong ñaù voâi : CaCO 3 ↔ CaO + CO 2↑- Q Ñoái vôùi ñaù voâi ñoâloâmit coù theâm phaûn öùng : MgCO 3 ↔ MgO + CO 2↑- Q Thöïc chaát phaûn öùng ñaõ baét ñaàu töø nhieät ñoä 600 oC, nhieät ñoä caøng taêng, phaûn öùng xaûy ra caøng maïnh. Phaûn öùng nung voâi laø phaûn öùng beà maët, CO 2 maát ñi laøm giaûm 44% khoái löôïng, nhöng theå tích chæ giaûm 10% neân voâi thu ñöôïc raát xoáp vaø raát roãng. * Caùc saûn phaåm cuûa quaù trình nung voâi ¤ Voâi non löûa : laøm giaûm naêng suaát loø voâi, ñaëc ñieåm : naëng, beân ngoaøi xoáp meàm, beân trong cöùng. ¤ Voâi giaø löûa : khi nhieät ñoä nung quaù cao, ñaù voâi coù taïp chaát seùt : SiO 2, Al 2O3, Fe 2O3 thì CaO sinh ra seõ taùc duïng vôùi taïp chaát seùt taïo thaønh maøng keo (silicat vaø aluminat canxi) cöùng bao boïc xung quanh haït voâi laøm voâi khoù thuûy hoùa khi toâi. (voâi non löûa vaø voâi giaø löûa goïi chung laøm haït söôïng laøm hoà voâi keùm deûo) ¤ Voâi vöøa chín ñöôïc söû duïng döôùi 2 daïng : boät voâi soáng vaø voâi toâi. 4.2.3 Caùc daïng voâi duøng trong xaây döïng a) Voâi toâi Laø thöïc hieän söï thuûy hoùa CaO. CaO + H 2O → Ca(OH) 2 + Q (phaûn öùng toûa nhieät) Nhöõng haït Ca(OH) 2 voâ cuøng mòn (hôn caû xi maêng). Ñöôïc bao boïc bôûi moät maøng nöôùc haáp phuï moûng (chính maøng nöôùc naøy seõ quyeát ñònh tính deûo cuûa hoãn hôïp voâi-caùt). Khi ngaâm voâi, theå tích taêng 2 – 3.5l. Voâi coù theå tích taêng nhieàu thì caøng toát (voâi coù hoaït tính cao). Voâi toûa nhieät caøng nhieàu thì voâi caøng toát. * Caùc saûn phaåm cuûa quaù trình toâi voâi ¤ Voâi boät : 100% Ca(OH) 2 ôû daïng boät mòn (coøn goïi laø boät voâi chín). Theo lyù thuyeát löôïng nöôùc caàn thieát ñeå chuyeån thaønh Ca(OH) 2 laø 32%, nhöng thöïc teá ñeå taïo thaønh voâi boät nöôùc chieám 72% so vôùi voâi. Voâi boät chuû yeáu duøng trong 3 y hoïc vaø noâng nghieäp. Voâi boät coù ρv = 400 ÷450 kg/m ¤ Voâi nhuyeãn : 50% Ca(OH) 2 + 50%H 2O ôû daïng boät deûo. Söû duïng chung vôùi 3 caùt taïo thaønh vöõa voâi duøng ñeå xaây traùt. Voâi nhuyeãn coù ρv = 1200 ÷1400 kg/m ¤ Voâi söõa : 50%H 2O laø voâi toâi ôû daïng dung dòch, duøng ñeå baûo veä beà maët coâng trình. 31
33. b) Boät voâi soáng Laø voâi ñöôïc nghieàn mòn tröôùc khi söû duïng. Vöõa voâi taïo töø boät voâi soáng coù cöôøng ñoä cao hôn so vôùi vöõa voâi cheá taïo töø voâi nhuyeãn. Ñoä mòn boät voâi soáng treân 95% loït qua saøng 4900 loã/cm 2. Öu ñieåm : ¤ Deã troän. ¤ Khi duøng chung vôùi xi maêng, löôïng nhieät toûa ra seõ kích thích caùc phaûn öùng thuûy hoùa cuûa xi maêng. ¤ Taïo ñöôïc phaûn öùng silicat hoùa ñeå saûn xuaát vaät lieäu silicat Nhöôïc ñieåm : ¤ Caàn coù thieát bò nghieàn mòn ¤ Baûo quaûn khoù vì deã huùt aåm neân chi phí baûo quaûn lôùn ¤ Söû duïng ít an toaøn : deã bò boûng trong quaù trình troän, trong quaù trình saûn xuaát vaø söû duïng buïi voâi aûnh höôûng ñeán söùc khoûe. 4.2.4 Quaù trình raén chaéc cuûa voâi Xaûy ra ñoàng thôøi döôùi 2 daïng : a) Daïng keát tinh Ca(OH) 2 + caùt + nöôùc taïo thaønh vöõa voâi (xaây, traùt). Vöõa maát daàn nöôùc do vöõa ñaët treân neàn huùt nöôùc vaø do vöõa tieáp xuùc vôùi dieän khoâng khí roäng, cho neân vöõa seõ khoâ chuyeån daàn töø traïng thaùi keo sang ngöng keo vaø keát tinh, caùc tinh theå xích laïi gaàn nhau roài lieân keát vôùi nhau, vöõa raén chaéc. b) Daïng cacbonat hoùa Döôùi taùc duïng cuûa khí CO 2 trong khoâng khí. Ca(OH) 2 + CO 2 CaCO 3 + H 2O CaCO 3 hình thaønh xen keû vôùi caùc tinh theå Ca(OH) 2 laøm vöõa ñaëc chaéc. 4.2.5 Caùc chæ tieâu ñaùng giaù chaát löôïng voâi Chaát löôïng voâi caøng toát khi haøm löôïng CaO caøng cao vaø caáu truùc cuûa noù caøng toát (deã daøng taùc duïng vôùi nöôùc). a) Nhieät ñoä toâi Nhieät ñoä toâi laø nhieät ñoä toái ña ñöôïc toûa ra khi cho 10g boät voâi soáng taùc duïng vôùi 20g nöôùc caát. Voâi phaùt nhieàu nhieät khi nhieät ñoä > 70 oC. Toác ñoä toâi laø thôøi gian khi cho 10g voâi taùc duïng vôùi 20g H 2O cho ñeán khi ñaït nhieät ñoä toâi. b) Saûn löôïng voâi : haøm löôïng voâi nhuyeãn do 1kg voâi sinh ra. c) Haøm löôïng haït söôïng do 1kg voâi sinh ra. Xaùc ñònh haøm löôïng haït söôïng : cho 200g voâi nhuyeãn taùc duïng vôùi nöôùc taïo ra voâi söõa, cho qua saøng coù ñöôøng kính 0.63mm, haït söôïng coøn laïi treân saøng ñem saáy khoâ. 32
34. d) Ñoä hoaït tính cuûa voâi laø toång haøm löôïng % (CaO + MgO) coù trong voâi. Döïa vaøo caùc chæ tieâu treân TCVN2231:1989 ñaõ chia voâi ra 3 loaïi tt Teân chæ tieâu Voâi toâi Voâi cuïc vaø voâi boät soáng Loaïi 1 Loaïi 2 Loaïi 1 Loaïi 2 Loaïi 3 1 Toác ñoä toâi, phuùt a-toâi nhanh, ≤ - - 10 10 10 b-toâi trung bình, ≤ - - 20 20 20 c-toâi chaäm, > - - 20 20 20 2 Haøm löôïng MgO,%, ≤ - - 5 5 5 3 Toång haøm löôïng (MgO, CaO) hoaït tính, %, ≥ 67 60 88 80 70 4 Haøm löôïng CO 2,%, ≤ 4 6 2 4 6 5 Haøm löôïng maát khi nung, %, ≤ - - 5 7 10 6 Löôïng voâi nhuyeãn do 1kg voâi soáng sinh ra, l/kg, ≥ - - 2.4 2.0 1.6 7 Haøm löôïng haït söôïng, %, ≤ - - 5 7 10 8 Ñoä mòn cuûa boät voâi, %, ≤ -treân saøng 0.063 6 8 2 2 2 -treân saøng 0.008 - - 10 10 10 9 Ñoä aåm,%, ≤ 6 6 - - - 4.2.6 ÖÙng duïng vaø baûo quaûn ¤ Voâi duøng ñeå cheá taïo vöõa xaây, traùt, vöõa trang trí. ¤ Baûo veä beà maët coâng trình ¤ Cheá taïo chaát keát dính hoãn hôïp ¤ Cheá taïo caùc saûn phaåm silicat. Baûo quaûn : ¤ Voâi soáng phaûi traùnh aåm, traùnh tieáp xuùc vôùi nöôùc. ¤ Voâi toâi : treân beà maët hoá toâi coù moät lôùp nöôùc ñeå ngaên caùch khoâng khí traùnh hieän töôïng cacbonat hoùa. ¤ Voâi seõ ñöôïc toâi ít nhaát 1 thaùng tröôùc khi duøng ñeå loaïi tröø aûnh höôûng cuûa caùc haït giaø löûa. 4.3 Thaïch cao xaây döïng Thaïch cao xaây döïng laø CKD raén trong khoâng khí, chuû yeáu laø thaïch cao nöûa phaân töû nöôùc : CaSO 4.0.5H 2O. Nguyeân lieäu cheá taïo laø ñaù thaïch cao. CaSO 4.2H 2O → aSO 4.0.5H 2O + 1.5H 2O - Q Khi nhaøo troän thaïch cao xaây döïng vôùi nöôùc seõ taïo thaønh hoãn hôïp deûo, sau quaù trình raén chaéc trôû thaønh daïng ñaù. Phaûn öùng xaûy ra khi raén chaéc : CaSO 4.0.5H 2O + 1.5H 2O → CaSO 4.2H 2O Ñoä tan cuûa CaSO 4.2H 2O nhoû hôn cuûa CaSO 4.0.5H 2O 5laàn neân löôïng CaSO 4.2H 2O taêng daàn, löôïng nöôùc maát daàn. Hoãn hôïp chuyeån daàn sang traïng thaùi keo roài keát tinh vaø raén chaéc. 33
35. * Caùc tính chaát cuûa thaïch cao a) Thôøi gian ninh keát + Thôøi gian baét ñaàu ninh keát : laø khoaûng thôøi gian töø khi nhaøo troän thaïch cao vôùi nöôùc ñeán khi maát tính deûo, theo TCVN khoâng nhoû hôn 6 phuùt. + Thôøi gian keát thuùc ninh keát : laø khoaûng thôøi gian töø khi nhaøo troän thaïch cao vôùi nöôùc ñeán khi noù coù cöôøng ñoä nhaát ñònh vaø khoâng lôùn hôn 30 phuùt. b) Cöôøng ñoä : cöôøng ñoä cuûa thaïch cao thay ñoåi theo : - Ñoä mòn cuûa boät thaïch cao (boät thaïch cao caøng nhoû, phaûn öùng thuûy hoùa caøng nhanh neân cöôøng ñoä caøng cao) - Löôïng nöôùc nhaøo troän (cöôøng ñoä giaûm khi löôïng nöôùc nhaøo troän taêng). - Ñoä aåm cuûa moâi tröôøng (cöôøng ñoä giaûm khi moâi tröôøng raén chaéc quaù aåm öôùt vì trong moâi tröôøng naøy CaSO 4.2H 2O seõ bò hoaø tan). *ÖÙng duïng Thaïch cao xaây döïng duøng ñeå cheá taïo beâ toâng, taám ngaên caùch, vöõa traùt cho panel töôøng vaø caùc vaät lieäu trang trí ôû nôi khoâ raùo, traùnh aåm öôùt vì thaïch cao raát deã huùt aåm vaø seõ giaûm cöôøng ñoä. 4.4 Chaát keát dính raén trong nöôùc – Xi maêng Portland 4.4.1 Khaùi nieäm Xi maêng ñöôïc cheá taïo töø 2 nguyeân lieäu chính laø ñaù voâi vaø ñaát seùt traõi qua 1 quaù trình nung luyeän ôû nhieät ñoä cao (nhieät ñoä treân 1450 oC) taïo thaønh clinke. Ñem clinke nghieàn cuøng vôùi phuï gia voâ cô thuûy hoaït tính (10 – 15%) (puzôlan), theâm 3 – 5% ñaù thaïch cao ñeå keùo daøi thôøi gian ninh keát xi maêng. Ngoaøi ra trong quaù trình nghieàn coøn theâm löôïng phuï gia trô < 10% (caùt thaïch anh, ñaù voâi ) ñeå taêng saûn löôïng, saûn phaåm cuoái cuøng laø xi maêng Portland. 4.4.2 Thaønh phaàn hoùa phoái lieäu vaø nguyeân lieäu cheá taïo * Thaønh phaàn hoùa cuûa phoái lieäu : bao goàm haøm löôïng caùc oxit (%). CaO 63 – 67% SiO 2 21 – 24% Al 2O3 4 – 8% Fe 2O3 2 – 4% Ngoaøi ra coøn coù caùc oxit khaùc : MgO, P 2O5, K 2O, Na 2O chieám tæ leä nhoû, thöôøng laøm xi maêng khoâng oån ñònh neân caàn phaûi haïn cheá MgO : < 4,5% SO 3 : <3% Oxit kieàm (Na 2O, K2O: < 1,5%. Nguyeân lieäu cheá taïo Ñeå ñaït yeâu caàu veà thaønh phaàn hoùa hoïc nhö treân cho xi maêng, caùc loaïi nguyeân lieäu caàn coù thaønh phaàn CaCO 3 töø 75 ÷ 78% vaø caùc thaønh phaàn khaùc (SiO 2, Al 2O3, Fe 2O3 ) khoaûng 22 ÷25%. Trong töï nhieân caùc loaïi ñaù coù saün thaønh phaàn nhö treân raát hieám neân thöôøng phaûi phoái lieäu theo phöông phaùp nhaân taïo.Nguyeân vaät lieäu goàm : 34
36. ¤ Ñaù voâi : coù haøm löôïng 70 – 90%, trong tính toùan thöôøng duøng 1,3 taán ñaù voâi ñeå saûn xuaát 1taán clinke. ¤ Ñaát seùt : coù ñoä deûo vaø ñoä mòn cao. ¤ Ñaù thaïch cao cho vaøo trong quaù trình nghieàn, yeâu caàu löôïng CaSO 4.2H 2O treân 80%. ¤ Quaëng saét : ñaát Laterit coù haøm löôïng Fe 2O3 > 40%. ¤ Than coù nhieät trò cao > 5000 kcal/1 kg than. Thaønh phaàn hoùa clinke thay ñoåi thì tính chaát cuûa xi maêng cuõng thay ñoåi. 4.4.3 Thaønh phaàn khoaùng cuûa clinke xi maêng Trong clinke xi maêng coù 4 khoaùng chính : Coâng thöùc hoaù Vieát taét Caùch ñoïc Haøm löôïng Teân khoaùng hoïc (%) 3CaO.SiO 2 C3S tricanxi silicat 36 – 60 alit 2CaO.SiO 2 C2S dicanxi silicat 15 – 37 belit 3CaO.Al 2O3 C3A tricanxi aluminat 7 – 15 aluminat canxi 4CaO.Al 2O3.Fe 2O3 C4AF alumoferit canxi 10 – 18 feroaluminat canxi Ngoaøi ra coøn coù 3 khoaùng phuï : CaO töï do < 1% MgO töï do < 5% SO 3 < 3% • Taùc duïng cuûa töøng thaønh phaàn khoaùng ¤ C3S laø khoaùng quan troïng nhaát, coù cöôøng ñoä cao, xi maêng coù nhieàu khoaùng C3S thì coù cöôøng ñoä caøng cao, raén chaéc nhanh vaø toûa nhieàu nhieät. Khi haøm löôïng C 3S taêng thì chaát löôïng xi maêng caøng toát. ¤ C2S laø khoaùng quan troïng thöù hai cuûa xi maêng, khoaùng coù cöôøng ñoä khoâng cao, phaùt trieån chaäm trong thôøi gian ñaàu, veà sau cöôøng ñoä gaàn baèng C3S, laø khoaùng toûa ít nhieät nhaát, loaïi xi maêng chöùa nhieàu C2S thöôøng duøng cho caùc coâng trình khoái lôùn. ¤ C3A : quyeát ñònh thôøi gian ninh keát cuûa xi maêng. Noù coù cöôøng ñoä trung bình, laø khoaùng raén nhanh, toaû nhieàu nhieät nhaát, khoaùng khoâng coù lôïi, gaây nöùt cho beâ toâng neáu haøm löôïng nhieàu. ¤ C4AF coù cöôøng ñoä thaáp, laø khoaùng naëng nhaát trong 4 khoaùng, coù toác ñoä raén chaéc trung bình giöõa C 3S vaø C 2S. Khoaùng laøm cho xi maêng beàn trong moâi tröôøng xaâm thöïc. o ¤ CaO töï do taïo ra ôû nhieät ñoä treân 1450 C, nhöõng haït voâi naøy ñöôïc bao boïc bôûi maøng keo beân ngoaøi, khoâng taùc duïng vôùi nöôùc trong quaù trình nhaøo troän, nhöng theo thôøi gian nöôùc seõ phaù vôõ maøng keo laøm theå tích taêng 2l so vôùi voâi thöôøng. ¤ MgO töï do taïo thaønh töø taïp chaát ñaù voâi, ñaù ñolomit. MgO quaù giaø löûa khoù hydrat hoùa nhöng theo thôøi gian seõ taïo thaønh Mg(OH) 2 gaây tröông nôû theå tích, 35
37. khoâng oån ñònh trong xi maêng, khoâng coù cöôøng ñoä, khoâng coù tính dính laøm giaûm khaû naêng chòu löïc cuûa caáu kieän beâ toâng. ¤ SO 3 laøm xi maêng tröông nôû veà theå tích. 4.4.4 Sô löôïc qui trình coâng ngheä cheá taïo xi maêng Portland Coâng ngheä cheá taïo xi maêng goàm 3 giai ñoaïn chính : - Chuaån bò nguyeân lieäu → nung → nghieàn 1-Chuaån bò nguyeân lieäu Muïc ñích cuûa giai ñoaïn naøy laø taïo ra hoãn hôïp (ñaù voâi + ñaát seùt) ñoàng nhaát veà thaønh phaàn hoùa hoïc ñeå taïo thuaän lôïi cho caùc phaûn öùng xaûy ra khi nung vaø clinke coù chaát löôïng ñoàng nhaát. Tuøy theo ñoä aåm cuûa nguyeân lieäu, tình hình thieát bò vaø loø nung maø ngöôøi ta chuyaån bò nguyeân lieäu theo 3 phöông phaùp : khoâ, öôùt vaø hoãn hôïp. Trong ñoù phöông phaùp khoâ söû duïng roäng raõi nhaát. - Chuaån bò phoái lieäu theo phöông phaùp öôùt loø quay : Söû duïng nhöõng nguyeân lieäu meàm vaø coù ñoä aåm lôùn. Ñaù voâi ñöôïc ñaäp nhoû ñöôøng kính töø 5 – 25mm. Ñaát seùt cho vaøo beå khuaáy ñeå loaïi boû taïp chaát sau ñoù nghieàn öôùt chung ñaù voâi vaø ñaát seùt ôû traïng thaùi loûng (löôïng nöôùc chieám töø 36 – 42%) taïo thaønh hoãn hôïp buøn phoái lieäu. 36
38. Töø maùy nghieàn, buøn phoái lieäu ñöôïc bôm vaøo beå buøn ñeå kieåm tra vaø ñieàu chænh thaønh phaàn hoùa. Sau ñoù tieáp tuïc ñöa vaøo silo döï tröõ ñeå ñöa vaøo loø quay. Öu ñieåm : deã nghieàn, ñoä ñoàng nhaát phoái lieäu cao. Nhöôïc ñieåm : tieâu toán nhieân lieäu khi nung lôùn, kích thöôùc loø nung daøi, dieän tích xaây döïng lôùn ¤ Theo phöông phaùp khoâ : nghieàn vaø troän nguyeân lieäu ôû daïng khoâ Öu ñieåm : ít toán nhieân lieäu, kích thöôùc loø nung ngaén, möùc ñoä töï ñoäng hoùa cao. Nhöôïc ñieåm : nguyeân lieäu khoù nghieàn mòn, ñoä ñoàng nhaát cuûa phoái lieäu keùm hôn phöông phaùp öôùt. Phöông phaùp khoâ coù hieäu quaû kinh teá lôùn khi nguyeân lieäu coù ñoä aåm nhoû (10 – 15%), ñoä ñoàng nhaát cao, ñieàu kieän kyõ thuaät tieân tieán vaø yeâu caàu coâng suaát nhaø maùy lôùn. 2-Nung Loø quay laø oáng truï baèng theùp coù chieàu daøi töø 80 – 150m ñöôøng kính 5 – 7m, loø ñöôïc ñaët nghieâng so vôùi maët phaúng naèm ngang töø 3 – 5 o. Loø quay laøm vieäc theo nguyeân taéc ngöôïc doøng. Hoãn hôïp phoái lieäu ñöa vaøo ñaàu cao cuûa loø, khí noùng ñöa vaøo ñaàu thaáp cuûa loø. Do loø nghieâng vaø töï quay (1- 2voøng /phuùt) phoái lieäu ñi daàn veà phía döôùi gaëp nhieät ñoä caøng luùc caøng taêng daàn, phaùt sinh ra caùc phaûn öùng lyù hoùa phöùc taïp, cuoái cuøng thu ñöôïc ôû cuoái loø laø nhöõng haït clinke. Clinke ra khoûi loø quay ñöôïc laøm laïnh nhanh xuoáng coøn 100 – 200 0C trong thieát bò laøm laïnh nhanh ñeå traùnh hieän töôïng phaân huûy cuûa caùc khoaùng (C 3S thaønh C 2S). Clinke sau khi laøm laïnh xong ñöa veà kho chöùa töø 1 ñeán 2 tuaàn tröôùc khi ñem ñi nghieàn. * Quaù trình bieán ñoåi lyù hoùa cuûa buøn phoái lieäu döôùi taùc duïng cuûa nhieät ñoä trong loø nung o ¤ Vuøng 1 (vuøng bay hôi) 100 – 200 C vuøng laøm khoâ, taïi vuøng naøy nöôùc töï do bay hôi, phoái lieäu coù söï bieán ñoåi veà maët vaät lieäu, khoâ, taïo vieân. o ¤ Vuøng 2 : 600 – 800 C, vuøng ñoát noùng, vuøng dehydrat hoùa, nöôùc hoùa hoïc bay hôi, ñaát seùt chuyeån thaønh ñaát seùt khan. Khi nhieät ñoä ñeán 800 oC, ñaát seùt khan taùch ra thaønh caùc oxit ñoäc laäp (Al 2O3 vaø SiO 2). o ¤ Vuøng 3 : 900 – 1100 C vuøng decacbonat hoùa, coù söï phaân huûy ñaù voâi ñeå taïo thaønh CaO, CaO taïo thaønh keát hôïp vôùi caùc oxyt ñoäc laäp trong ñaát seùt taïo thaønh 3CaO.Al 3O3, CaO.Al 2O3 vaø 1 phaàn C 2S. Khi nhieät ñoä caøng taêng daàn thì caùc phaûn öùng xaûy ra caøng maõnh lieät. o ¤ Vuøng 4 : 1100 – 1250 C vuøng toûa nhieät, xaûy ra caùc phaûn öùng ôû traïng thaùi raén, toaøn boä C 3A, C 4AF vaø C 2S ñöôïc taïo thaønh. Taát caû caùc phaûn öùng ñeàu toûa ra moät löôïng nhieät raát lôùn. Vuøng 5 : nhieät ñoä treân 1250 oC vuøng keát khoái. Giai ñoaïn ñaàu keát khoái xuaát hieän pha o loûng do C 3A vaø C 4AF chaûy ra. Khi nhieät ñoä ñaït 1450 C moät phaàn C 2S vaø CaO töï do tan vaøo pha loûng taïo C 3S. Quaù trình naøy tieáp tuïc ñeán khi lieân keát haàu nhö hoaøn toaøn CaO, C 3S ít tan, taùch ra khoûi pha noùng chaûy ôû daïng tinh theå mòn. Quaù trình taïo C 3S 37
39. dieãn ra trong khoaûng töø 15 – 20’. Ra khoûi vuøng keát khoái, nhieät ñoä giaûm xuoáng töø o o 1450 C coøn 1300 C, töø dung dòch loûng, caùc khoaùng C 3A vaø C 4AF ñöôïc keát tinh laïi. Vuøng 6 : vuøng laøm nguoäi nhieät ñoä giaûm töø 1300 oC xuoáng coøn 1000 oC, taïi vuøng naøy caáu truùc vaø thaønh phaàn cuûa clinke hoaøn toaøn ñöôïc hình thaønh vaø hoaøn thieän theâm. Clinke ra khoûi loø quay ñöôïc laøm laïnh nhanh töø 1000 oC xuoáng coøn 100 – 200 oC trong thieát bò laøm laïnh ñeå traùnh hieän töôïng phaân huûy cuûa caùc khoaùng. Clinke sau khi laøm laïnh xong seõ ñöôïc caùc taûi xích ñöa vaøo kho chöùa töø 1 ñeán 2 tuaàn tröôùc khi ñem ñi nghieàn. 3-Nghieàn clinke Khi nghieàn clinke theâm 3 ÷5% thaïch cao soáng(CaSO 4.2H 2O) ñeå ñieàu chænh thôøi gian ninh keát cuûa xi maêng cho phuø hôïp vôùi ñieàu kieän thi coâng. Ngoaøi ra, ngöôøi ta coøn troän theâm döôùi 15% phuï gia voâ cô hoaït tính, döôùi 10% phuï gia trô, vöøa ñeå caûi thieän moät soá tính chaát cuûa xi maêng pooclang, vöøa ñeå taêng saûn löôïng. Khi nghieàn clinke ngöôøi ta duøng maùy nghieàn bi hình troáng laøm vieäc theo chu trình kín hoaëc hôû. Maùy nghieàn bi laø oáng truï baèng theùp beân trong coù nhöõng vaùch ngaên theùp ñeå chia maùy ra 2 ñeán 4 buoàng. Maùy nghieàn loaïi lôùn coù kích thöôùc 3,95 ÷ 11m (naêng suaát 100T/giôø) vaø 4,6 ÷ 16,4m ( naêng suaát 135T/giôø). Vaät lieäu ñöôïc nghieàn döôùi taùc duïng cuûa vaät theå nghieàn – bi theùp hình caàu (nghieàn thoâ) vaø bi theùp hình truï (nghieàn mòn). Khi maùy quay bi theùp ñöôïc naâng leân ñeán moät ñoä cao nhaát ñònh roài rôi xuoáng va ñaäp vaø chaø saùt laøm vuïn haït vaät lieäu. Sau khi nghieàn xong, xi maêng ñöôïc heä thoáng vaän chuyeån khí neùn ñöa vaøo caùc silo chöùa. Xi maêng chöùa trong xiloâ töø 5 ñeán 7 ngaøy ñeå giaûm noàng ñoä voâi töï do, sau ñoù ñoùng bao vaø xuaát xöôûng. a) Vôùi 2 maùy nghieàn : 1-maùy nghieàn thoâ; 2-gaàu naâng; 3-thieát bò phaân loaïi li taâm; 4-maùy nghieàn mòn b) Vôùi 1 maùy nghieàn : 1-gaàu naâng; 2-thieát bò phaân loaïi; 3-maùy nghieàn; 4-haït thoâ; 5-xi maêng 4.4.5 Quaù trình raén chaéc cuûa xi maêng Theo lyù thuyeát cuûa Baicoáp : Quaù trình ngöng keát vaø raén chaéc cuûa xi maêng dieãn ra 3 thôøi kyø : hoaø tan, hoaù keo vaø keát tinh Khi xi maêng taùc duïng vôùi nöôùc traûi quaù 3 giai ñoaïn raén chaéc : 38
40. 1- Quaù trình hoaø tan : Troän xi maêng vôùi nöôùc caùc thaønh phaàn khoaùng taùc duïng vôùi nöôùc theo phaûn öùng thuyû phaân sau : 2C 3S + 6H 2O → C3S2H3 + 3Ca(OH) 2 2C 2S + 4H 2O → C3S2H3 + Ca(OH) 2 C3A + 6H 2O → C3AH 6 C3AH 6 + 3CaSO 4.2H 2O+ 20H → 3CaO.Al 2O3.3CaSO 4.32H 2O C4AF + mH 2O → C3AH 6 + CaO.Fe 2O3.nH 2O CaO.Fe 2O3.nH 2O seõ naèm trong thaønh phaàn gel xi maêng, coøn C 3AH 6 seõ laïi taùc duïng vôùi thaïch cao nhö treân. Ca(OH) 2 vaø C 3AH 6 deã hoaø tan neân tan ngay vaøo trong nöôùc laøm xuaát hieän caùc lôùp xi maêng môùi tieáp tuïc thuyû phaân, thuyû hoaù tan vaøo trong nöôùc, löôïng nöôùc maát daàn vaø nhanh choùng ñaït ñeán traïng thaùi baõo hoaø. 2- Quaù trình hoaù keo Trong dung dòch baõo hoaø thaønh phaàn Ca(OH) 2 vaø C 3AH 6 tieáp tuïc sinh ra nhöng khoâng hoaø tan ñöôïc nöõa, cuøng vôùi C-S-H ít hoaø tan, chuùng ñeàu toàn taïi döôùi daïng caùc haït nhoû phaân taùn bao quanh caùc haït xi maêng taïo thaønh theå keo phaân taùn. Xi maêng tieáp tuïc ñöôïc thuyû hoaù, thuyû phaân, nöôùc töï do ngaøy caøng ít, soá löôïng caùc haït keo taêng leân khoâng ngöøng. Chuùng daàn daàn tuï laïi thaønh caùc haït lôùn hôn taïo thaønh theå keo ngöng. Vöõa xi maêng maát daàn tính deûo vaø trôû neân ñoâng ñaëc. 3- Quaù trình keát tinh Trong theå keo ngöng daàn daàn xuaát hieän caùc maàm tinh theå Ca(OH) 2 vaø C 3AH 6, ettrigite chuyeån sang tinh theå hình sôïi, theå tích lôùn gaáp 2,68 laàn so vôùi theå tích ban daàu cuûa chaát tham gia phaûn öùng coù taùc duïng laáp ñaày loã roãng cuûa ñaù xi maêng vaø laøm cöôøng ñoä chuùng phaùt trieån daàn thaønh caùc tinh theå ñan cheùo nhau vaø gaén keát vôùi nhau taïo thaønh moät boä xöông chòu löïc, laøm cho vöõa xi maêng baét ñaàu coù cöôøng ñoâï. Cöôøng ñoä cuûa ximaêng quyeát ñònh bôûi haøm löôïng tinh theå C-S-H vaø Ca(OH) 2 Töø dung dòch quaù baõo hoøa laøm giaûm noàng ñoä Ca(OH) 2 trong dung dòch, ettringite chuyeån sang tinh theå hình sôïi, taïo ra cöôøng ñoä ban ñaàu cho xi maêng. Ettringite coù theå tích lôùn gaáp 2.68l so vôùi theå tích ban ñaàu cuûa caùc chaát tham gia phaûn öùng coù taùc duïng laáp ñaày loã roãng cuûa ñaù xi maêng laøm cöôøng ñoä vaø ñoä oån ñònh cuûa ñaù xi maêng taêng leân. Soá löôïng caùc tinh theå taêng leân laøm cho cöôøng ñoä cuûa xi maêng taêng, cöôøng ñoä phaùt trieån nhanh trong 3-7 ngaøy ñaàu, sau 28 cöôøng ñoä phaùt trieån chaäm daàn Hình : Quaù trình thuyû hoaù xi maêng vaø söï Hình : Caáu truùc cuûa ñaù xi maêng (hình SEM) phaùt trieån caáu truùc cuûa hoà xi maêng 39
41. 4.4.6 Caùc tính chaát cuûa xi maêng 1-Khoái löôïng rieâng vaø khoái löôïng theå tích £ ¢ ! "  £ , &  ¦ £ $ L ?   © +  6 £  E 3  ¨ - Kh 3 töø 3.05 – 3.15 g/cm 3. Tr   ¨  # £ ¡  C   £ ¤ ¡  0 ¥   ¥  £ ¤ ¡  0 ¥   ¡   ¦ £ $ L  4   ! " ¢ > £  ¡ ρ l   £    +  6 ¡  ¥ 0    ¡    +   ?     ¡ ¢ ( ¡ ¢ £ ¤ ' ρ £ ¢ ! " ¡  . ¡ /  ¡ ¨ ¡  C   0 ¢ ¤  I ¡  - Kh 3 phuï thuoäc vaøo möùc ñoä leøn chaët, ñoä mòn,  3 £  4 £ ¦ £ $ L ¦ 3 + ¢  8 8  ¢  < 8 8 8 8 ? ¥ $ ¦ ' ¡ ¡ ¡ ¡ § ¡ ÷ ÷   0 $   E ¨ © © ¡  © 6  4 £ ! 4       ' 5 0 $ 2-Ñoä mòn : xi m L  ! " ¦    @ G   E  ¡  , E  8 8 7 ¢  8 8 ¢ B ¥ $  ¤   I   ¡ 1 © £ ¤ ¡ /  @  $ I ¡ &  ¦ £ $ L ¢ $  ¥ ¤ ' 5 3 £  4 £ ¦ £ $ L @   ¡  ! ¥ ¨ , ¥  ¥ ¢ ! " E  ¡ ¡  , E   ?    ¥  ; 9  ¡ ! 2   4 £ ¡ 1 © £ ¤ ¡ /  ¢   ; 8 8 < 8 8 8 $ ¥ ' ¡ ÷ 3-Löôïng nöôùc tieâu chuaån Laø löôïng nöôùc caàn thieát (LNTC) ñeå cho hoà xi maêng coù ñoä deûo tieâu chuaån (ñoä deûo thích hôïp). 1- Thanh chaïy.; 2-Loã tröôït; 3-Vít ñieàu chænh; 4-Kim chæ vaïch; 5- Thöôùc chia ñoä; 6-Kim vica; 7-Khau vica; 8-Baøn ñeå duïng cuï vica Löôïng nöôùc tieâu chuaån cuûa xi maêng phuï thuoäc vaøo : tc ¤ Thaønh phaàn khoaùng : neáu löôïng C 3A taêng thì N taêng, C 2S caàn ít nöôùc hôn. tc ¤ Ñoä mòn taêng → N taêng vaø ngöôïc laïi. tc tc ¤ Phuï gia : neáu duøng xi maêng PC coù N = 22 ÷28%. PCB coù N = 32 ÷37%. ÖÙng duïng : LNTC duøng ñeå xaùc ñònh : ¤ Thôøi gian ninh keát cuûa xi maêng ¤ Tính oån ñònh theå tích cuûa xi maêng ¤ Mac xi maêng theo phöông phaùp nhanh. 4-Thôøi gian ninh keát cuûa xi maêng Chia laøm 2 giai ñoaïn : ¤ Thôøi gian baét ñaàu ninh keát : laø thôøi gian töø khi cho xi maêng taùc duïng vôùi nöôùc cho ñeán khi hoà xi maêng maát ñi tính deûo töông öùng trong thí nghieäm khi kim vica nhoû (d = 1mm) caùch ñaùy vaønh khaâu töø 1 – 2mm. ¤ Thôøi gian keát thuùc ninh keát : laø khoaûng thôøi gian töø khi cho xi maêng taùc duïng vôùi nöôùc cho ñeán khi hoà xi maêng baét ñaàu coù cöôøng ñoä töông öùng trong thí nghieäm kim vica nhoû (d = 1mm) caém vaøo hoà xi maêng khoâng vöôït quaù 0.5mm. 40
42. Ñeå xaùc ñònh thôøi gian ninh keát ngöôøi ta duøng boä duïng cuï Vica vôùi kim vica nhoû (ñöôøng kính 1mm, daøi 50mm). Ñeå keùo daøi thôøi gian ninh keát khi nghieàn clinke thöôøng ngöôøi ta cho theâm 3 – 5% ñaù thaïch cao. Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán thôøi gian ninh keát ¤ Thaønh phaàn khoaùng cuûa xi maêng : neáu haøm löôïng caùc khoaùng C 3A, C 3S nhieàu thì thôøi gian ninh keát giaûm vì toác ñoä thuûy hoùa cuûa xi maêng taêng nhanh, neáu haøm löôïng khoaùng C 2S nhieàu thì thôøi gian ninh keát taêng. ¤ Ñoä mòn taêng thì thôøi gian ninh keát giaûm vì khi ñoù toác ñoä thuûy hoùa nhanh ¤ Nhieät ñoä vaø ñoä aåm moâi tröôøng : khi nhieät ñoä taêng, ñoä aåm cuûa moâi tröôøng giaûm thì thôøi gian ninh keát giaûm ¤ Khi theâm phuï gia voâ cô hoaït tính thì thôøi gian ninh keát taêng. 5-Tính oån ñònh theå tích cuûa xi maêng Xi maêng trong quaù trình raén chaéc thì theå tích seõ thay ñoåi. Ñieàu naøy chuû yeáu laø do söï trao ñoåi nöôùc giöõa hoà xi maêng vôùi moâi tröôøng. Neáu raén chaéc trong khoâng khí thì theå tích co laïi, coøn raén chaéc trong nöôùc thì theå tích nôû ra. Neáu theå tích thay ñoåi quaù lôùn seõ laøm nöùt beâ toâng xi maêng. Nguyeân nhaân laø do xi maêng coù chöùa nhieàu taïp chaát coù haïi gaây ra söï thay ñoåi theå tích lôùn nhö : CaO, MgO, SO 3. 6-Nhieät thuûy hoùa xi maêng phuï thuoäc vaøo thaønh phaàn khoaùng : C 3A > C 3S > C 4AF > C 2S Nhieät thuûy hoùa thuùc ñaåy quaù trình raén chaéc cuûa xi maêng. Löôïng nhieät phaùt ra coù lôïi cho thi coâng beâ toâng vaøo muøa ñoâng, nhöng seõ baát lôïi vaøo muøa khoâ. Thi coâng beâ toâng khoái neân chuù yù choïn loaïi xi maêng coù ít thaønh phaàn khoaùng toûa nhieät lôùn. 7-Cöôøng ñoä vaø maùc xi maêng Beâ toâng coù cöôøng ñoä neùn, uoán vaø keùo trong ñoù khaû naêng chòu neùn laø toát nhaát. Cöôøng ñoä neùn cuûa ñaù xi maêng phaùt trieån lieân tuïc theo thôøi gian, töø 1 ñeán 28 ngaøy cöôøng ñoä phaùt trieån raát nhanh, sau 28 ngaøy thì chaäm laïi. Trong 3 ngaøy ñaàu coù theå 40- 50% mac xi maêng, 7 ngaøy ñaït 60 – 70%, trong nhöõng ngaøy sau phaùt trieån chaäm laïi, ñeán 28 ngaøy thì ñaït mac. Khi nhieät ñoä moâi tröôøng taêng thì cöôøng ñoä taêng, neáu nhieät ñoä > 100 oC thì cöôøng ñoä phaùt trieån raát nhanh. Cöôøng ñoä xi maêng phuï thuoäc vaøo : thaønh phaàn khoaùng C 3S, nhieät ñoä nung, ñoä mòn, kích thöôùc maãu thí nghieäm, thôøi gian raén chaéc, cheá ñoä döôõng hoä. * Maùc xi maêng xaùc ñònh mac xi maêng theo phöông phaùp deûo theo TCVN. Maùc xi maêng laø cöôøng ñoä chòu neùn cuûa maãu vöõa xi maêng kích thöôùc 4x4x16, ñöôïc cheá taïo trong ñieàu kieän tieâu chuaån sau 28 ngaøy raén chaéc ñöôïc döôõng hoä ôû nhieät ñoä 27 ± 2 oC, ñoä aåm > 90%. 41
43. TIÊU CHUẨN VIỆT NAM ( TCVN 6260/1997 ) Về ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CủA XI MĂNG PC40 VÀ PCB40 Tiêu chuẩn PCB40 PC40 3 ngày ± 45’ Min. 18 Min. 21 Cường độ chịu nén (N/mm2) 28 ngày± 8h Min. 40 Min. 40 Bắt đầu (phút) Min. 45 Min. 45 Thời gian đông kết Kết thúc (phút) Max. 600 Max. 375 Độ mịn % trên sàng 0,08mm Max. 12 Max. 15 Bề mặt riêng (cm2/g) Min. 2700 Min. 2700 Hàm lượng SO3 (%) Max. 3.5 Max. 3.0 Hàm lượng MgO (%) - - Độ ổn định thể tích , mm, , Max.10 Max.10 Khối lượng riêng Khối lượng thể tích - - - - 4.4.7 Caùc nguyeân nhaân aên moøn, caùc daïng aên moøn vaø caùc bieän phaùp ñeà phoøng 1-Nguyeân nhaân Ñaù xi maêng bò aên moøn chuû yeáu laø do söï taùc duïng cuûa chaát khí vaø chaát loûng leân caùc thaønh phaàn caáu thaønh xi maêng ñaõ raén chaéc (chuû yeáu laø Ca(OH) 2 vaø C 3AH 6). Coù 3 nguyeân nhaân cô baûn : ¤ Daïng 1 : Do caùc saûn phaåm cuûa quaù trình hydrat hoùa töï hoøa tan. ¤ Daïng 2 : Do caùc saûn phaåm hydrat hoùa keát hôïp vôùi caùc hôïp chaát cuûa moâi tröôøng aên moøn taïo ra caùc hôïp chaát môùi coù ñaëc ñieåm deã hoøa tan hoaëc khoâng coù cöôøng ñoä. ¤ Daïng 3 : Do caùc saûn phaåm hydrat hoùa keát hôïp vôùi caùc hôïp chaát cuûa moâi tröôøng aên moøn taïo ra caùc hôïp chaát môùi coù ñaëc ñieåm nôû theå tích. 2-Caùc daïng aên moøn a) AÊn moøn trong moâi tröôøng nöôùc ngoït (aên moøn töï hoøa tan, daïng 1) Xaûy ra maïnh döôùi taùc duïng cuûa nöôùc meàm (chöùa ít chaát tan) nhö nöôùc ngöng tuï, nöôùc möa, nöôùc soâng, ñaàm laày. Sau 3 thaùng raén chaéc löôïng Ca(OH) 2 khoaûng 10 –15%. Sau khi hoøa tan vaø röûa troâi noàng ñoä Ca(OH) 2 giaûm xuoáng thaáp hôn 0.11% thì CSH, C 3AH 6 cuõng bò phaân huûy. Khi löôïng Ca(OH) 2 bò hoøa tan 15 – 30% thì cöôøng ñoä cuûa ñaù xi maêng giaûm 40-50%. Trong moâi tröôøng nöôùc ñoäng hoaëc nöôùc coù aùp toác ñoä aên moøn xaûy ra raát maïnh. Trong moâi tröôøng nöôùc coù ñoä cöùng lôùn thì Ca(HCO 3)2 vaø Mg(HCO 3)2 seõ taùc duïng vôùi Ca(OH) 2 Ca(HCO 3)2 + Ca(OH) 2 → CaCO 3 + CO 2 + H 2O Mg(HCO 3)2 + Ca(OH) 2 → MgCO 3 + CO 2 + H 2O Laøm giaûm noàng ñoä aên moøn. Duøng xi maêng portland puzôlan ñeå choáng aên moøn : Ca(OH) 2 + SiO 2* → xCaO.ySiO 2.zH 2O 42
44. b) AÊn moøn trong moâi tröôøng CO 2 Xaûy ra khi nöôùc coù chöùa CO 2 (daïng axit yeáu). - Khi noàng ñoä CO 2 nhoû : Ca(OH) 2 + CO 2 + → CaCO 3 + H 2O Ñaù xi maêng khoâng bò aên moøn. - Khi noàng ñoä CO 2 lôùn 10mg/l thì CO 2 seõ phaù huûy maøng cacbonat ñeå taïo thaønh muoái deã tan theo phaûn öùng. CaCO 3 + CO 2 + H 2O → Ca(HCO 3)2 Muoái naøy coù ñoä hoøa tan lôùn gaây aên moøn. c) AÊn moøn trong moâi tröôøng axit Xaûy ra trong dung dòch axit (pH 1% thì baát kì loaïi xi maêng naøo cuõng bò aên moøn, neáu ñoä pH 250mg/l. Söï hình thaønh trong loã roãng ñaù xi maêng saûn phaåm ít tan ettringite vôùi theå tích lôùn gaáp ñoâi seõ gaây ra aùp löïc laøm nöùt beâ toâng taïo ñieàu kieän cho caùc chaát aên moøn khaùc xaâm nhaäp gaây aên moøn nhanh hôn. 3-Bieän phaùp choáng aên moøn Ñeå baûo veä xi maêng khoûi bò aên moøn phaûi tuøy töøng tröôøng hôïp cuï theå maø aùp duïng nhöõng bieän phaùp thích hôïp. 43
45. ¤ Giaûm thaønh phaàn khoaùng gaây aên moøn (CaO töï do, C 3A, C 3S) baèng caùch nghieân cöùu cheá taïo loaïi xi maêng giaûm noàng ñoä C 3S vaø C 3A, tuy nhieân loaïi xi maêng naøy khoâng coù taùc duïng naâng cao cöôøng ñoä. ¤ Duøng bieän phaùp silicat hoùa : ñöa vaøo xi maêng moät löôïng SiO 2*, Al 2O3* _daïng phuï gia voâ cô hoaït tính. ¤ Cacbonat hoùa : caùc caáu kieän beâ toâng xi maêng sau khi cheá taïo ñeå ngoaøi khoâng khí töø 1 ñeán 2 tuaàn, taïo thaønh lôùp maøng cacbonat beân ngoaøi ngaên khoâng cho nöôùc thaám vaøo. Neáu chieàu daøy lôùp maøng naøy khoaûng 1cm thì caáu kieän beâ toâng xi maêng khoâng bò aên moøn trong baát kì tröôøng hôïp naøo. ¤ Taêng ñoä ñaëc chaéc cho beâ toâng : coù cheá ñoä ñaàm thích hôïp, duøng tæ leä nöôùc/xi maêng thaáp, duøng phuï gia sieâu deûo. ¤ Duøng caùc loaïi xi maêng ñaëc bieät trong töøng moâi tröôøng aên moøn cuï theå. ¤ Queùt leân beà maët ñaù xi maêng, beâ toâng xi maêng nhöõng lôùp choáng thaám. 4.4.8 Coâng duïng vaø baûo quaûn ¤ Xi maêng laø loaïi chaát keát dính raén chaéc coù tuoåi thoï trong moâi tröôøng bình thöôøng cao neân khoâng ñöôïc duøng cho caùc coâng trình taïm thôøi. ¤ Baûo quaûn traùnh aåm, xi maêng trong kho phaûi caùch töôøng vaø saøn khoâng nhoû hôn 0.5m, chaát choàng xi maêng khoâng quaù 10 bao. ¤ Xi maêng ñeå trong kho 3 thaùng, cöôøng ñoä giaûm 30%, 6 thaùng phaûi thöû mac tröôùc khi söû duïng. 4.4.9 Caùc loaïi xi maêng ñaëc bieät Ñeå cheá taïo xi maêng ñaëc bieät : ¤ Ñieàu chænh thaønh phaàn khoaùng cuûa clinke xi maêng ¤ Duøng phuï gia voâ cô vaø höõu cô ñeå ñieàu chænh tính chaát vaø taêng hieäu quaû kinh teá. ¤ Ñieàu chænh ñoä mòn vaø thaønh phaàn haït cuûa xi maêng 1-Xi maêng portland puzôlan (PCpuz30, PCpuz40) Ñöôïc saûn xuaát baèng caùch nghieàn clinke vôùi puzolan vaø thaïch cao. Puzolan coù nguoàn goác ñaù traàm tích( diatomic, trepen) löôïng duøng töø 20 – 30%, coù nguoàn goác nuùi löûa (ñaù boït, tup) duøng vôùi haøm löôïng 35 – 40%. Puzolan chöùa nhieàu oxit silic hoaït tính vaø oxit nhoâm hoaït tính, coù khaû naêng taùc duïng vôùi canxi hydroxyt trong ñieàu kieän thöôøng ñeå taïo nhieàu CSH. Ca(OH) 2 + SiO 2* → xCaO.ySiO 2.zH 2O x/y = 0.8 – 1.33 Xi maêng portland puzolan coù tính beàn nöôùc toát hôn xi maêng portland thöôøng neân ñöôïc duøng trong moâi tröôøng aåm öôùt. Trong moâi tröôøng khoâng khí noù bò co ngoùt nhieàu vaø thöôøng giaûm cöôøng ñoä. ÔÛ ñieàu kieän thöôøng noù raén chaéc chaäm hôn xi maêng portland nhöng ôû nhieät ñoä cao laïi raén chaéc nhanh. 2-Xi maêng portland hoãn hôïp PCB Nghieàn clinke xi maêng portland vôùi phuï gia khoaùng(phuï gia voâ cô hoaït tính nhö puzzoland vaø phuï gia ñaày <40% theo khoái löôïng XM) vaø löôïng thaïch cao Kyù hieäu : coù hai loaïi PCB30, PCB40 44
46. PCB coù khaû naêng chòu ñöôïc nöôùc pheøn, duøng trong coâng trình ngaên maën, coâng trình thoaùt luõ ra bieån 3-Xi maêng portland beàn sulphat : (PC S 30, PC S 40, PC HS 30, PC HS 40) Thaønh phaàn Clinke ñeå saûn xuaát khoaùng XM beàn XM beàn XM portland XM portland sunfat sunfat coù phuï xæ beàn puzzoland gia khoaùng sunfat C3S 50 Khoâng quy ñònh C3A 5 5 8 8 C3A + C4AF 22 22 Khoâng quy ñònh MgO 5 5 5 5 Ñöôïc saûn xuaát nhö xi maêng thöôøng, nhöng thaønh phaàn khoaùng ñöôïc qui ñònh chaët cheõ hôn, phaûi haïn cheá C 3A. Löôïng C 3A khoaûng 8% ñoái vôùi PC S 30, PC S 40, vaø khoaûng 5% ñoái vôùi PC HS 30, PC HS 40. Ñeå saûn xuaát xi maêng beàn sulphat coù theå söû duïng phuï gia beàn sulphat nhö xæ, puzolan. ÖÙng duïng cheá taïo beâ toâng, beâ toâng coát theùp duøng trong moâi tröôøng coù muoái sulphat. 4- Xi maêng portland ít toûa nhieät - Duøng ñeå thi coâng caùc coâng trình beâ toâng khoái lôùn nhö coâng trình thuûy ñieän, thuûy lôïi, giao thoâng. - Haøm löôïng C 3S 40%, C 3A < 7% 5-Xi maêng portland raén nhanh - Haøm löôïng C3S vaø C3A khoâng lôùn hôn 60-65%. -Ñoä mòn ñaït 3500 – 4000cm2/g - Maùc ximaêng xaùc ñònh ôû 3 ngaøy (baèng 28 ngaøy so vôùi XM portland) 6-Xi maêng portland traéng vaø maøu : - 3 maùc PCW25, PCW30 vaø PCW40, TCVN 4032 -1985 - Nguyeân vaät lieäu chính : ñaù voâi vaø ñaát seùt saïch (khoâng coù oxit saét vaø oxit mangan) - Khi nung baèng nhieân lieäu khoâng coù tro -Khi nghieàn traùnh khoâng ñeå laãn buïi saét 45
47. CHÖÔNG 5 BEÂ TOÂNG CHÖÔNG 5 BEÂ TOÂNG VAØ CAÙC SAÛN PHAÅM BEÂ TOÂNG 5.1. Khaùi nieäm vaø phaân loaïi 5.1.1. Khaùi nieäm  " + @ , ¡  ¢   B  " + $ 3 ¡ ¢ £ ¤ ¥ ¢  ¡    © L $   I E £ ¤ ¡   ¡ ?  ¡ © /    2 HB  ! ¦ £ $ L  ¡  >    ¦ § ¨ © ' ' ' ¡ ! 4   +  6 £  ¢  ¥  ¤ ' (  ¡    +    ¨  ! "    ¡  0  4 £   ¥ ¡  C  $ 0 ¡ ¡ 1 ¢ ¤   ¡   ¡ >  ¡     B  " + @ , ¡    ¨   £ ¢  @ , ¡  ¡ ! 2 £ ' Beâ toâng laø moät loaïi ñaù nhaân taïo, nguyeân vaät lieäu bao goàm chaát keát dính (CKD), nöôùc, coát lieäu (caùt, soûi hay ñaù daêm) vaø phuï gia ñöôïc nhaøo troän vôùi moät tæ leä hôïp lyù taïo thaønh hoãn hôïp beâtoâng vaø sau moät thôøi gian raén chaéc taïo thaønh beâtoâng. Trong ñoù CKD chieám töø 8 – 15% khoái löôïng xi maêng, hoà CKD (CKD+ nöôùc) laø thaønh phaàn hoaït tính bao boïc xung quanh haït coát lieäu, ñoùng vai troø laø chaát boâi trôn, laáp ñaày khoaûng troáng giöõa caùc haït coát lieäu, lieân keát caùc haït coát lieäu khi raén chaéc. Coát lieäu chieám 80 –85% ñoùng vai troø laø boä khung chòu löïc cuûa beâ toâng. Beâ toâng coù coát theùp goïi laø beâ toâng coát theùp. Beâ toâng vaø beâ toâng coát theùp ñöôïc söû duïng roäng raõi trong xaây döïng hieâïn nay vì chuùng coù nhieàu öu ñieåm sau : ¤ Beâ toâng coù cöôøng ñoä neùn cao ¤ Coù theå cheá taïo hình daïng baát kì ¤ Coù khaû naêng trang trí ¤ Coù theå keát hôïp vôùi coát theùp taïo beâ toâng coát theùp, beâ toâng öùng suaát tröôùc ¤ Laø loaïi vaät lieäu reû tieàn (80-85% laø coát lieäu) Khuyeát ñieåm cô baûn cuûa beâ toâng laø naëng (khoái löôïng theå tích töø 2200-2400kg/m 3), caùch aâm, caùch nhieät keùm, khaû naêng choáng aên moøn keùm. 5.1.2. Phaân loaïi : döïa vaøo 3 yeáu toá a) Döïa vaøo khoái löôïng theå tích 3 ¤ Beâ toâng ñaëc bieät naëng γo > 2500kg/m . Ví duï : Beâ toâng choáng phoùng xaï, qui 3 ñònh γo treân 4.2T/m . 3 ¤ Beâ toâng naëng γo = 1800 – 2500 kg/m 3 ¤ Beâ toâng nheïγo =500-1800 kg/m duøng laøm panel beân trong nhaø. 3 ¤ Beâ toâng ñaëc bieät nheï γo < 500 kg/m ; thoåi boät nhoâm vaøo, tröông phoàng theå tích, taïo nhieàu loã roãng duøng ñeå caùch aâm. b) Döïa vaøo chaát keát dính ¤ CKD laø xi maêng taïo ra beâ toâng xi maêng ¤ CKD laø voâi taïo ra beâ toâng silicat ¤ Beâ toâng thaïch cao (coát lieäu laø caùc sôïi thuûy tinh, bazan) ¤ CKD laø bitum taïo beâ toâng asphan. c) Phaân loaïi theo coâng duïng ¤ Beâ toâng daân duïng : moùng, coät, ñaø, saøn cho caùc nhaø daân duïng vaø coâng nghieäp. ¤ Beâ toâng thuûy coâng : ñaäp, ñeâ, keø cho coâng trình tieáp xuùc vôùi nöôùc. 46
48. ¤ Beâ toâng duøng cho caàu ñöôøng, mac phaûi cao treân 350, do chòu taûi troïng ñoäng vaø löïc ma saùt. ¤ Beâ toâng ñaëc bieät (chòu nhieät, choáng axit, beàn sulphat, choáng phoùng xaï ¤ Beâ toâng duøng cho keát caáu bao che (beâ toâng nheï) 5.2. Nguyeân lieäu cheá taïo beâ toâng naëng 5.2.1. Xi maêng Coù theå söû duïng taát caû caùc loaïi xi maêng saûn xuaát trong vaø ngoaøi nöôùc, xi maêng portland, xi maêng portland puzolan, xi maêng xæ, xi maêng beàn sulphat Hieän nay ña soá caùc coâng trình xaây döïng ñeàu söû duïng xi maêng hoãn hôïp (PCB). Vieäc löïa choïn xi maêng cho beâ toâng phaûi ñaûm baûo yeâu caàu kyõ thuaät (mac beâ toâng), ñieàu kieän laøm vieäc cuûa beâ toâng. Chuù yù : khoâng neân söû duïng xi maêng mac cao ñeå cheá taïo beâ toâng mac thaáp (vì löôïng xi maêng giaûm khoâng ñuû bao boïc haït coát lieäu, laøm cöôøng ñoä giaûm), phaûi duøng löôïng xi maêng theo qui ñònh. Ngöôïc laïi cuõng khoâng neân duøng xi maêng mac thaáp ñeå cheá taïo beâ toâng maùc cao. Theo kinh nghieäm neân choïn maùc xi maêng theo maùc beâtoâng nhö sau Maùc 100 150 200 250 300 350 400 500 ≥600 beâtoâng Maùc 200 300 300 - 400 400 400- 400- 500- 600 600 xi maêng 500 500 600 5.2.2. Nöôùc Nöôùc ñuû phaåm chaát ñeå khoâng aûnh höôûng xaáu ñeán thôøi gian ñoâng keát vaø raén chaéc cuûa xi maêng vaø khoâng gaây aên moøn coát theùp. Yeâu caàu kyõ thuaät : nöôùc troän beâ toâng vaø vöõa caàn coù chaát löôïng thoaû maõn caùc yeâu caàu sau (theo TCXDVN 302:2004) : ¤ Khoâng chöùa vaùng daàu hoaëc vaùng môõ ¤ Ñoä pH khoâng nhoû hôn 4 vaø khoâng lôùn hôn 12,5 ¤ Löôïng taïp chaát höõu cô khoâng lôùn hôn 15mg/l 2- ¤ Nöôùc coù chöùa muoái sunfat > 0,27% (tính theo SO 4 ) ¤ Nöôùc bieån vôùi haøm löôïng toång caùc loaïi muoái trong nöôùc nhoû hôn 35g trong 1 lít nöôùc, coù theå cheá taïo beâ toâng khoâng coát theùp, laøm vieäc trong nöôùc bieån. ¤ Khoâng coù maøu khi duøng cho beâ toâng vaø vöõa trang trí Vì vaäy tröôùc khi duøng caàn thöû nöôùc, ñuùc maãu so saùnh vôùi beâtoâng duøng nöôùc saïch. 5.2.3. Coát lieäu A. Coát lieäu nhoû Chaát löôïng caùt ñeå cheá taïo beâtoâng naëng phuï thuoäc chuû yeáu vaøo thaønh phaàn haït vaø haøm löôïng taïp chaát. 3 3 Tính chaát vaät lyù : γ0=1.3 – 1.65 T/m , γa=2.6 – 2.7 T/m , r% = 40 – 50% Nguoàn goác vaø phaân loaïi caùt : 0.14<d<5mm ¤ Caùt nhaân taïo : duøng ñaù xaây döïng nghieàn nhoû. ¤ Caùt töï nhieân : do söï phaân huyû caùc loaïi ñaù, ñaù traàm tích cô hoïc 47
49. ¤ Caùt nuùi (ñoài): coù nhieàu goùc caïnh neân lieân keát toát vôùi ñaù xi maêng, khoâng duøng ñeå ñoå beâtoâng vì chöùa nhieàu taïp chaát seùt ¤ Caùt soâng : beà maët nhaün, khoâng coù goùc caïnh lieân keát khoâng toát vôùi ñaù xi maêng. Caùt soâng saïch thöôøng ñöôïc duøng trong beâtoâng. ¤ Caùt bieån : chöùa nhieàu voû soø, muoái neân khoâng duøng cho beâtoâng. Phaân loaïi theo côû haït 3 ¤ Caùt haït to : γo=1.3 – 1.65 T/m , saïch söû duïng löôïng nöôùc ít, duøng ñeå cheá taïo beâtoâng, xaây. 3 ¤ Caùt haït nhoû: γo 2.5 > 50% Trung bình 2 – 2.5 30 – 50% Nhoû 1.5 – 2 20 – 30% Mòn < 1.5 20% 48