Đề cương Vật liệu xây dựng

Nội dung text: Đề cương Vật liệu xây dựng

1. ĐỀ CƯƠNG VẬT LIỆU XÂY DỰNG Chương 1: 1. các thông số trạng thái và đặc trưng cấu trúc của vật liệu a) Klg V và klg riêng của vl + Klg V là klg của 1 đvị V vl ở trg thái tự nhiên(kể cả V lỗ rỗng) Cthuc: Po = 표 (g/cm3) m:klg của vl ở trg thái htoan khô(g) Vo: V của mẫu vl ở trạng thái tự nhiên(cm3) Đơn vị # kg/dm3 , tấn/m3 Pphap xđịnh:chia làm 3 nhóm . Nhóm vl có thể gia công thành hình dạng hình học rõ ràng m:sấy khô mẫu:105±5˚C -> cân Vo: đo các kích thước hhoc -> Vo . Nhóm vl ko thể gia công thành hdang hhoc m:sấy 105±5˚C -> cân Vo:sdung p2 cân thủy tĩnh -cân mẫu vl trong kk chưa bọc paraphin:m(o) -___bọc paraphin :m(1) -cân mẫu trong nc :m(2) (hình) . Nhóm vl rời rạc (cát,sỏi,đá dăm) Vo đc xđ = cách sd ca, thùng đong Ý nghĩa . Đánh giá sơ bộ 1 số t/c kĩ thuật của vl(độ hút nc,tính truyền nhiệt, cượng đọ của vl, ) . Klg vl, klg vận chuyển, tải trọng bthan của kcau . Định mác của vl cach nhiệt Yếu tố ảnh hưởng:phụ thuộc vào thành fan ctao và đtrung ctruc của vl +Klg riêng (P) : là klg của đvị V vl ở trg thái htoan đặc Cthuc p=m/Va (g/cm3) Trong đó: m:klg vl ở trg thái htoan khô(g) Va: V vl ở trg thái htoan đặc (cm3) 1
2. Đvị # kg/dm3, tấn/m3 Pp xđ: chia làm 2nhom vl . Nhóm vl htoan đặc -> gia công m:sấy khô 105±5˚C ->cân Va:đo các kthuoc -> Va . Nhóm vl đc coi là rỗng -> nghiền nhỏ vl thành các hạt có kthuoc sd bình đo klg riêng ->Va chính bằng V của chất lỏng bị chiếm chỗ Chú ý: chất lỏng trong bình đo klg riêng ko có pư vs vl khử Ý nghĩa: . Là 1 thông số trạng thái của vl . Đc dùng để tính toán tp hỗn hợp vl . ___ độ đặc, rỗng vl . ___ nhận biết vl Yto ahg: phụ thuộc vào tp ctao và dtrung ctruc của vl b) Độ đặc,độ rỗng của vl . Độ đặc/ rỗng là tỉ số giữa Vđặc/rỗng trong vl vs V tự nhiên của nó Độ đặc (đ), độ rỗng (r) . Cthuc Va đ = Vo = 표 × 100% = 표 = 표 × 100% đ + = 1 푣ớ푖 0 < đ ≤ 1 và đ + = 100% 푣ớ푖 0 ≤ < 1 . Pp xđịnh: xđ gián tiếp thông qua 휌(o) và 휌 đ = 표 = 표 휌(표) = 1 ― 휌 휌(표) = 1 ― × 100% 휌 . Ý nghĩa: Là thông số qtrong của vl. Để đgiá sơ bộ 1 số t/c kĩ thuật của vl (tính truyền nhiệt, dẫn nc ). Tuy nhiên các t/c khác của vl ko chỉ phụ thuộc vào đ,r mà còn phụ thuộc vào ctruc lỗ rỗng của vl 2
3. Tính toán tp cấp phôi bêtong 2. Các t/c cơ học của vl a. Tính biến dạng -kn: là t/c của vl có khả năng thay đổi về hình dạng, kthuoc khi chịu tdung của ngoại lực - phân loại . Bd đàn hồi:là bd sẽ mất đi htoan khi bỏ tdung của ngoại lực . Bd dư là bd ko mất đi khi bỏ tdung của ng lực . Phá hủy: vl bị phá hủy dưới các dạng khác nhau:vỡ,gãy phụ thuộc vào trg thái chịu lực -các đặc trưng của bd . Bd dài tuyệt đối ∆푙 = 푙 ― 푙′( , , ) Trong đó:l,l’ chiều dài ban đầu và sau khi bd của vl . Bd dài tương đối: ∆푙 ∆푙 ( ) 휀 = 푙 휀 = 푙 × 100% 휎(đℎ) Modun đàn hồi = 휀(đℎ) E(btong)= 18 ÷ 40( 푃 ) E(thép) = 200 GPa -ý nghĩa: . Phân biệt vl dựa theo bd: vl dẻo và vl giòn . Tính toán kcau’: từ biến và chung ứng suất b. Cường độ của vl. Hệ số an toàn và hệ số phẩm chất của vl 3
4. -kn:là knang chịu lực max của vl chống lại sự phá hoại do ng lực gây ra và đc xđ = ứng suất tới hạn tg ứng vs ng lực td khi mẫu vl bị phá hoại -đvị : N/mm2, MPa, Psi 1Psi=6,89kPa=6,89.10^-3 MPa -ploai: Theo trg thái chịu tải: . Cường độ chịu nén R(n) . Cường độ chịu kéo R(k) . Cường độ chịu uốn . Cường độ chịu kéo bừa (ép chi) -pp xđịnh . Pp phá hoại mẫu Nội dung: Chế tạo mẫu thư theo tiêu chuẩn Sd thiết bị thí no có độ chuẩn xác cao Đặt mẫu thử lên thiết bị, tiến hành tăng tải phù hợp theo tiêu chuẩn Đánh giá kết quả thí nghiệm Tính toán cường độ ⁿ( ) Cường độ chịu nén : 푅(푛) = ₍푛₎ (MPa) E(n) diện tích chịu nén Cường độ chịu kéo :R(k) 푃 max (MPa) = ( ) Cường độ chịu uốn: R(u) = 푊 W: moomen chống uốn M: momen uốn phá hoại Các yếu tố ahg đến R(n) Hình dạng mẫu thử: với cùng 1 loại vl, hdang mẫu thử # sẽ cho kq cường độ # R( lập phương)> R(trụ) Kích thước mẫu thử : với cùng 1 loại vl, mẫu có kthuoc nhỏ hơn sẽ cho R(k,n) lớn hơn Bề mặt tiếp xúc giữa mâm nén và mẫu thử: bề mặt trơn nhẵn -> cường độ nhỏ hơn nhám R(trơn)> R(nhám) Tốc độ tang tải: 4
5. R(tăng tải lớn)> nhỏ . Pp tự nhiên, ko phá hoại mẫu Xđ đc cường độ,tính đồng nhất của vl dựa trên 1 số thông số vật lí, cơ học mà ko gây ra phá hoại vl hay kcau. Ưu điểm: cho kqua nhanh và nhiều - >tính đồng nhất Cường độ của vl đc xđ thông qua biểu đồ tiêu chuẩn của pp tn -ý nghĩa: . Là chỉ yieeu qtrong để đánh giá vl về mặt cơ học ->lựa chọn vl Vd: BTXM: R(n)=40MPa=4.10^7 N/m2 380 ThépCT38 R(k) MPa= ≈ 푅(푛) = 38 2 = 10―6 3,8.108 2 Đvị 1Pa=1N/m2 . Tính toán kết cấu . Định mác chịu lực -các hệ số lien quan đến cường độ . Hệ số an toàn 푅( ℎ) 퐾( 푡) = 푅(푡푡) >1 R(gh):cường độ giới hạn của vl R(tt): đc sd để tính toán của vl R(tt) K(at) càng lớn thì công trình cang an toàn nhưng tốn kém vl K(at) phụ thuộc vào trình độ tính toán, hiểu biết về vl, trình độ thi công . Hệ số phẩm chất 푅( ℎ) K(pc) = 휌(표) ->hệ số không có đơn vị R(gh) cường độ gh của vl(daN/cm2) 휌(표):ℎệ 푠ố ủ 푣푙 (kg/m3) 5
6. Vd: R(gh) daN/m2__ 휌(표) kg/m2 __ Kpa Gỗ xoan 300__500__0,6 Thép CT38 3800__7800__ <0.5 c. Độ cứng -kn: độ cứng của vlxd là t/c của vl chống lại td đâm xuyên của vl # cứng hơn nó -pp xđ:2 nhóm pp . Vl khoáng vật sd thang độ cứng Mohr. Xđ độ cứng tg đối của vl . Vl kim loại Pp Brinelle trong đó: F – diện tích vết lõm hình chỏm cầu, mm2 D - đường kính viên bi thép, mm d - đường kính miệng vết lõm, mm P – lực ép viên bi, daN Lực P được xác định bằng công thức: P = KD2, (daN) trong đó: k – hệ số phụ thuộc loại vật liệu: kim loại đen: k = 30 kim loại màu: k = 10 kim loại mềm: k = 3 -ý nghĩa: Đánh giá mức độ khó gia công của vl Là t/c qtrong đối với các loại vl lát sàn, lát cầu thang, làm đg d. Độ mài mòn và độ hao mòn của vl Độ mài mòn -kn: là độ hao hụt về klg trên 1đvị diện tích của vl chịu mài mòn. -pp xđ . Sd thiết bị đo độ mài mòn - Chế tạo mẫu vl:hình trụ tròn d=2,5cm h=5cm. - Đĩa thép quay 1000 vòng - Cân lại mẫu vl 6
7. =>độ mài mòn của mẫu vl: Trong đó: M(1), m(2) klg mẫu vl trc và sau khi tn(g) F – diện tích chịu mài mòn, cm2 -ý nghĩa Là t/c qtrong đối với các loại vl lát sàn, lát cầu thang, làm đg Phụ thuộc vào độ cứng, cường độ và cấu tạo nội bộ của vl. Độ hao mòn: -kn:dtrung cho t/c của vl vừa chịu mài mòn vừa chịu va chạm -pp xđ: pp máy quay o Devan:10.000 vòng o Los angeles:500-1000 vòng Sàng loại bỏ hạt vl có d cân lại klg vl:m(1)g Trong đó: m – khối lượng mẫu ban đầu, g m1 – khối lượng mẫu sau khi sàng, g -ý nghĩa: Ploai vl theo độ hao mòn Là t/c qtrong đvs các loại vl làm đg, lát sàn. Chương 4:chất kết dính vô cơ 1. Khái niệm chung - Kn: là những chất vô cơ ở dạng bột mịn hoặc lỏng, khi nhào trộn với nc tạo thành hò dẻo Hồ dẻo trải qua qtrinh lý hóa thì rắn chắc tạo thành đá nhân tạo - Phân loại: . Theo mtrg rắn chắc chia làm 3 loại 7
8. CKDVC rắn chắc trong không khí : là loại có khả năng rắn chắc và phát triển cường độ trong k2 Theo thành phần hoá học được chia ra làm 4 nhóm: Vôi rắn trong không khí (thành phần chủ yếu là CaO); Chất kết dính magiê MgO; Chất kết dính thạch cao (CaSO4.nH2O) và thuỷ tinh lỏng - silicat natri hoặc kali (Na2.nSiO2 hoặc K2.mSiO2). Chất kết dính rắn trong nước có khả năng rắn chắc và phát triển được cường độ trong môi trường không khí và nước. Thành phần gồm chủ yếu là các oxyt: CaO - SiO2 - Al2O3 - Fe2O3. Các khoáng đó tạo ra ba nhóm chất kết dính chủ yếu sau: Xi măng silicat với khoáng vật chủ yếu là silicat canxi (đến 75%), các loại xi măng pooclăng , xi măng alumin : aluminat canxi là các khoáng chủ yếu, vôi thuỷ và xi măng Lamã. Chất kết dính rắn trong hơi nước quá nhiệt gồm những chất dính kết có khả năng rắn trong môi trường hơi nước bão hoà. Chất kết dính này có 2 thành phần chủ yếu là CaO - SiO2. Các chất kết dính thường gặp trong nhóm này là : chất kết dính vôi - silic, vôi - tro, vôi - xỉ, v.v Phạm vi sử dụng: Trong xây dựng các công trình giao thông, xi măng pooclăng là chất kết dính được sử dụng rộng rãi nhất để xây dựng cầu, đường ôtô và các công trình giao thông khác. 2. Xi măng pooc-lăng a.Thành phần hoá học và khoáng vật Thành phần hoá học của clinke biểu thị bằng hàm lượng(%) các oxyt có trong clinke, dao động trong giới hạn sau: 8
9. +CaO: 63 - 66%; khi tang hảm lg -> tang cường độ và sự rắn chắc cuă xi măng + SiO2: 21 - 24%;làm cho xi măng rắn chắc chậm (sau 28 ngày. Tuổi XM tg để xđ cường độ là 28 ngày) + Al2O3: 4 - 8%;:làm XM rắn chức nhanh + Fe2O3 : 2 - 4%.tốc độ rắn chắc và cường độ ở mức tbinh Tổng số các ôxýt chủ yếu này là 95 - 97%. -Các oxyt khác (MgO; SO3; K2O; Na2O; TiO; Cr2O; P2O5) chiếm một tỷ lệ rất nhỏ (3-5%) nhưng đều có hại đến chất lượng của xi măng và bê tông cần phải khống chế ở hàm lượng để đảm bảo không gây hại cho cốt liệu của bê tông. Thành phần khoáng vật - C3S:(3CaO.SiO2:silicat tricanxit) +chiếm khoảng 45-60% trong xi măng +là khoáng quan trọng nhất của clinke, nó quyết định cường độ, tốc độ rắn chắc nhanh và các tính chất khác của xi măng. +có cường độ cao và rắn chắc nhanh, nhưng phản ứng thủy hỏa tỏa nhiều nhiệt. - Bê lít: 2CaO.SiO2 ( C 2 S) , +chiếm khoảng 15-35% trong xi măng +là khoáng silicat làm cho xi măng phát triển cường độ dài ngày, nó rắn chắc chậm nhưng đạt cường độ cao ở tuổi muộn. phản ứng thủy hỏa tỏa nhiệt thấp -C3A(3CaO.Al2O3) +chiếm khoảng 4-14% trong xi măng +Rắn chắc rất nhanh nhưng cường độ không cao, dễ bị ăn mòn sunphat +pư thủy hỏa tỏa rất nhiều nhiệt C4AF(4CaO.Al2O3.Fe2O3) +chiếm khoảng 10-18% trong xi măng +có độ rắc chắc trung gian giữa Alít và Belit +pư thủy hỏa tỏa nhiệt tb b. Sản xuất XM 9
10. - Nguyên liệu:đá vôi có hàm lg canxit cao( đá vôi đăc, đá phấn, đá macma) và đất sét ( đất sét và phiến thạch sét ) với tỷ lệ 3:1. Có thể them vào 1 số thành phần phối liệu các nguyên liệu phụ. - Nhiên liệu chủ yếu: khí thiên nhiên, dầu mazut, than đá - Các công đoạn: + khai thác và cung cấp ng liệu + chuẩn bị phối liệu + nung để tạo clinke + nghiền clinke với phụ gia thạch cao - Có 3pp chuẩn bị phối liệu: +pp khô:các khâu nghiền, nhào trộn đều được thực hiện ở trạng thái khô hoặc đã sấy trc đến độ ẩm 1- 2%. Ưu điểm: thích hợp vs đá vôi và đất sét có độ ẩm thấp (10-15%), chi phí thấp Nhược đ: chất lg khó điều chỉnh +pp ướt: c. Quá trình rắn chắc của XM, cách điều chỉnh Phản ứng thủy hóa. -C3A pư đầu tiên vs nước C3A +6 H2O = 3CaO.Al2O3.6H2O (C3AH6) C3AH6 làm XM rắn chắc tức thì nhưng cường độ hầu như ko có Phản ứng tỏa rất nhều nhiệt -> ngăn cản bằng phụ gia thạch cao (3-5%) C3A + 26H2O + 3(CaSO4.2H2O) = 3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O) Etringit tồn tại ở dạng keo ->bao bọc xung quanh bề mặt khoáng C3A. tăng thể tích giúp chèn lấp lỗ rỗng. - Phản ứng của C3S và C2S 2(3CaO.SiO2) + 6H2O = 3CaO.2SiO2.3H2O + 3Ca(OH)2 2(2CaO.SiO2) + 4H2O = 3CaO.2SiO2.2H2O + Ca(OH)2 Thành phần chính tạo nên cường độ và sự rắn chắc của XM 10
11. - Thủy hỏa C4AF C4AF + H2O =C3AH6 + CFHn ↓ Quá trình rắn chắc: 푞푡 푙ý ℎó - XM + nc -> hồ dẻo rắn chắc(đá ntao) - Theo lí thuyết của Baikev -> Rebinder. Gồm 3 giai đoạn +Giai đoạn hoà tan: XM + nc -> pư thủy hỏa -> kvat mới [Ca(OH)2; 3CaO.Al2O3.6H2O] sẽ bị hoà tan. [ C 3 S 2 H 3 ; CFH n ] ko hòa tan, ở trg thái rắn trong nc Các sp thủy hỏa tiếp tục sinh ra 퐿 푛 ấ푡 đ푖 표 ư 푡ℎủ ℎỏ 푣à 표 푛 ℎơ푖⟩ dd đạt trg thái bão hòa +Giai đoạn hoá keo: Các sp thủy hỏa tiếp tục sinh ra 퐿 푛 ấ푡 đ푖 표 ư 푡ℎủ ℎỏ 푣à 표 푛 ℎơ푖⟩ dd đạt trg thái bão hòa Trong dung dịch quá bão hoà, các sản phẩm Ca(OH)2; 3CaO.Al2O3.6H2O không tan nữa mà tồn tại ở trạng thái keo. Còn các sản phẩm etringit, CSH vốn không tan nên vẫn tồn tại ở thể keo phân tán, các sản phẩm ở thể keo liên kết với nhau thành thể ngưng keo. +Giai đoạn kết tinh:các sp rắn [ C 3 S 2 H 3 ; CFH n ] đóng vai trò là mầm tinh thể. thể ngưng keo vẫn tiếp tục mất đi, các sản phẩm mới ngày càng nhiều. Chúng kết tinh lại thành tinh thể rồi chuyển sang thể liên tinh làm cho cả hệ thống hoá cứng và cường độ tăng. Trình bày lượng nước tiêu chuẩn thời gian bắt đầu ninh kết và thời gian ninh kết xong của xi 11
12. măng pooclăng, ý nghĩa công nghệ các chỉ tiêu trên *Lượng nước tiêu chuẩn -Khái niệm: là lượng nước (% so với khối lượng xi măng), đảm bảo chế độ tạo hồ xi măng đạt độ dẻo tiêu chuẩn. -ý nghĩa: Việc xác định chỉ có ý nghĩa về mặt thí nghiệm để xác định các tiêu chuẩn như thời gian ninh kết, xác định mác xi măng -cách xác định: Độ dẻo tiêu chuẩn được xác định bằng dụng cụ Vica d=10mm, m= 300g, ta trộn 500g XM+N ra hồ xi măng đảm bảo thời gian theo quy định. Sau đó cho vào khuôn tiêu chuẩn, đặt kim cắm vào mẫu rồi đo chiều sâu kim ngập ào mẫu. Hồ xi măng đảm bảo độ cắm sâu của kim vica a=33 - 35mm thì hồ đó là hồ có độ dẻo tiêu chuẩn và lượng nước lúc đó là lượng nước tiêu chuẩn. nếu a>35mm hoặc m<33mm thí nghiệm lại -Các yếu tố ảnh hưởng đến lượng nước tiêu chuẩn +Độ mịn của hạt XM: XM càng mịn thì lượng nước tiêu chuẩn càng cao +Thành phần khoáng vật của XM: Hàm lượng C3A hoặc C3S tăng làm cho lượng nước tăng. b.thời gian bắt đầu ninh kết (đông kết) T1 -Khái niệm: Là khoảng tg hồ XM chuyển từ trạng thái lỏng sang trg thái rắn chắc. -Ý nghĩa: Đây là khoảng thời gian đảm bảo cho chúng ta thực hiện thi công c.Thời gian kết thúc ninh kết T2: -Khái niệm: Thời gian đông kết xong hay bắt đầu rắn chắc là khoảng thời gian từ khi bắt đầu nhào trộn xi măng với nước đến khi kim vica cắm sâu 1 - 2 mm. -Ý nghĩa: sau khi kết thúc ninh kết thì xi măng bắt đầu có cường độ và cường độ tăng nhanh, sau thời 12
13. gian này ta có thể tháo ván khuôn ở một số bộ phận chịu lực và có kế hoạch sử dụng Theo ASTM C150: T1≥ 45 phút T2≤ 375 phút 5-1 Khái niệm và phân loại bê tông xi măng: 1.Khái niệm: - BTXM là VL đá nhân tạo nhận được bằng cách đổ khuôn, đầm nén và làm rắn chắc hỗn hợp BT. - Hỗn hợp BT (BT tươi) là hh của các BL thành phần + xi măng + Cốt liệu: cốt liệu lớn( đá dăm, sỏi); cốt liệu nhỏ (cát) + Nước + Phụ gia(có thể có) * Vai trò: - Cốt liệu gồm bộ khung chịu lực, chiếm 70-80% thể tích hh BT. - XM + nước – hồ dẻo là chất kết dính; tạo tính dễ thi công; cho hh BT; làm đặc chắc BT. * Ưu điểm: - chịu nén tốt. - Giá thành rẻ, tận dụng nguyên vật liệu địa phương; phí duy trì,bảo dưỡng thấp. - Dễ tạo hình. 13
14. * Nhược điểm - Rk thấp Rn=(8-10) Rk - Khả năng tái SD thấp. - Nặng. 2. Phân loại *Theo cường độ chịu nén(nén mẫu BT hình trụ tròn d=15cm, h=30cm đc bảo dưỡng trong vòng 23 ngày ở đktc) - BT thường: Rn=15-60 MPa - BT cường độ cao: Rn= 60-100 MPa - BT cường độ siêu cao: Rn= 100-200MPa. * Theo cốt liệu - BT cốt liệu đặc - BT cốt liệu rỗng - BT cốt liệu đặc biệt. *Theo khối lượng thể tích: BT 3 -BT đb nặng: o >2,5 T/m BT 3 -BT nặng: o = 1,8 - 2,5 T/m BT 3 - BT nhẹ: o = 0,5 – 1,8 T/m BT 3 - BT đb nhẹ: o < 0,5 T/m * Theo phạm vi sử dụng: - BT kết cấu nhà, cầu - BT làm đường - BT thủy công 14
15. 5-2 Tính chất của hỗn hợp bê tông và bê tông 1.Tính công tác của hỗn hợp bê tông xi măng * Khái niệm: Tính công tác biểu thị khả năng lấp đầy ván khuôn nhưng vẫn đảm bảo độ đồng nhất dưới tác dụng của lực đầm nén (điều kiện đầm nén xác định). - Tính công tác của hh BT: + độ sụt + độ cứng + diễn biến của độ sụt theo thời gian. Hh BT → BTXM (rắn chắc) Độ sụt - Tính chất đánh giá khả năng dễ chảy của hh BT dưới tác dụng của trọng lượng bản thân. - Ký hiệu: Sn, đơn vị: cm - Phương pháp xác định: + Sử dụng côn Abram + Hh BT đc đưa vào côn Abram chia 3 lớp, mỗi lớp có chiều cao = 1/3 côn mỗi lớp được đầm 25 lần = qua đầm + Rút côn theo chiều thẳng đứng + đo độ chênh cao giữa chiều cao của côn với chiều cao của hh BT => độ sụt Sn (cm) => Sn = [0;26]cm Độ cứng - Khi Sn=0cm => sử dụng nhiệt kế Vêbe để xác định độ cứng của hh BT - Pp xác định: + hh BT được đưa vào nhiệt kế vêbe thông qua côn abram + Rút côn theo chiều thẳng đứng + Đo độ cứng cho nhiệt kế Vê be rung động. Đo khoảng thời gian từ khi nhiệt kế bắt đầu rung động đến khi hh bt đc san bằng trong hộp nhiệt kế => độ cứng C(giây) 2. Các yếu tố ảnh hưởng đến tính công tác của bê tông xi măng 15
16. - Nước(lượng nước nhào trộn) + là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến công tác của hh bt. Cho nước vào => các pư thủy hóa xi măng = N1; hút bởi cốt liệu = N2; tạo tính công tác = N3 N=N1 + N2 + N3 + Nước nhào trộn ít → tính công tác của hh bt giảm + Nước quá nhiều → tính công tác của hh bt tăng → hh bt dễ bị phân tầng + Lượng nước tạo độ dẻo thích hợp cho hh bt mà không gây phân tầng = 1,65.Ntc (Ntc là lượng nước tiêu chuẩn)  Khả năng giữ nước của hh bt - Xi măng: + Lượng xi măng tăng → tính công tác của hh bt giảm + Loại xi măng có Ntc cao → tính công tác của hh bt giảm - Cốt liệu: + Lượng cốt liệu tăng → tính công tác của hh bt giảm + Loại cốt liệu: đá dăm, sỏi, Đá dăm: góc cạnh, nhám ráp → tính công tác giảm Sỏi: tròn, trơn → tính công tác tăng - Phụ gia: tăng tính công tác - Chấn động (đầm nén) + đầm nén hh bt với năng lượng thích hợp  Giảm ma sát trong hh bt → tăng tính côn tác Đặc điểm BT - Là vật liệu giòn - Biến dạng = 2 → 3%o Biến dạng BT bao gồm: - Biến dạng ban đầu: o → trong quá trình bt rắn chắc - Biến dạng tức thời: tt = B - đh - dư - Biến dạng sau: s Mođun đàn hồi: 휎đℎ E = (GPa) → công thức chung 휀đℎ 1.5 0.5 EBT = 0,043 휌표 . 푅 휌표 khối lượng thể tích của BT (kg/m3) RB cường độ chịu nén của BT (MPa) 16
17. 3. Cường độ: Đặc điểm : - Cường độ của BT tăng k đều theo thời gian - Cường độ chịu nén cao, Rk thấp Rn = 8 → 10 Rk Cường độ chịu nến - Yếu tố ảnh hưởng: + Đá XM → R thuộc loại xi măng Rx ; BT + Cốt liệu Đá dăm Sỏi: tròn, trơn, → cường độ giảm Công thức Bolomay – Skramtaev 푅 = . 푅 ― 0.5 ℎ푖 = 1.4 ÷ 2.5 푅 = .푅 + 0.5 ℎ푖 > 2.5 1 Với A, A1 là 2 hệ số phụ thuộc vào chất lượng cốt liệu → tra bảng 5.4 RX : cường độ của XM (MPa) → xác định đựa vào Mác XM X,N: khối lượng XM và khối lượng nước đc sử dụng để chế tạo ra 1 m3 BT (kg) RB: cường độ chịu nén của BT ở tuổi 28 ngày( MPa) + Độ đặc: đ tăng → Rb tăng đBT phụ thuộc vào lựa chọn VL và thi công Thời gian: Cường độ chịu nén của bê tông tăng không đều theo thời gian: tăng nhanh trong 3 → 14 ngày đầu ; chậm sau 28 ngày. 푅푛 푙 푛 = với n số ngày tuổi của BT (n≥3) 푅28 lg 28 Nhiệt độ và độ ẩm là điều kiện để bảo dưỡng BT T0C = 25 ± 2oC W ≥ 90 % - PP xđịnh cường độ chịu nén + sd pp thí nghiệm phá hoại mẫu + Đúc mẫu BT TCVN: hình lập phương a = 15 cm ASTM: hình trụ tròn d=15cm;h=30cm 17
18. . Bảo dưỡng trong vòng 28 ngày ở đktc . Đưa mẫu lên máy thí nghiệm nén . Gia tải đến khi mẫu bị phá hoại P max (lực lớn nhất phá hoại mẫu) . Tính Rn theo ct của sức bền vl 푃 R (MPa) n = 퐹 ( 2) 푡 ụ 푙ậ ℎươ푛 푅푛 ≠ 푅푛 푙ậ ℎươ푛 푡 ụ 푅푛 = 퐾.푅푛 = 1.16→1.24 ASTM hình trụ tròn: d=15cm; h=30cm (d=10cm; h=15cm) → hệ số K phụ thuộc kích thước mẫu Cường độ chịu kéo - Xác định gián tiếp thông qua: + Cường độ chịu uốn + Cường độ ép chẻ (chịu kéo khi bửa) - Cường độ chịu uốn (cường độ kéo uốn) + Chế tạo mẫu dầm BT 15 x 15 x60cm đc bảo dưỡng trong 28 ngày ở đktc + Thí nghiệm uốn dầm Gia tải theo sơ đồ uốn 3 điểm đến khi mẫu bị phá hoại P max R u = 푊 3 푙 푙 = . = . 2 2 4 18
19. - Cường độ ép chẻ (chịu kéo khi bửa) + Chế tạo mẫu BT: hình lập phương a= 15cm; hình trụ tròn d=15cm; h=30 cm; bảo dưỡng trong 28 ngày ở đktc + Thí nghiệm ép chẻ Gia tải theo sơ đồ đến khi mẫu bị phá hoại P max 2푃 R = K. MPa) ép chẻ 퐹 ( 2; K: hệ số điều chỉnh về kích thước hoặc hình dạng Mác của bê tông - Sử dụng cường độ chịu nén để định mác - Theo TCVN 6025 – 1995 + Mác BT được xác định bởi cường độ chịu nén đặc trưng + KH M+xx Giá trị cường độ chị nén đặc trưng của BT (MPa) (Thí nghiêm nén sử dụng ≥ 30 mẫu BT: hình lập phương cạnh 30cm) R ni => cường độ chịu nén đặc trưng: giá trị đảm bảo không quá 5% số mẫu thử có két quả nén nhỏ hơn cường độ chịu nén đặc trưng M40 => 60 mẫu → thí nghiệm nén, Rni (i= 1→ 60)  Không quá 3 mẫu có Rni < 40 MPa đ푡 푅푛 = 푅푛 ― .푆 2 S: độ lệch chuẩn 푆 = ∑ ( ― 푖) 푛 ― 1 đ푡 푅푛 : cường độ đặc trưng để định mác K: hệ số phụ thuộc xác suất đảm bảo 5-3 Vật liệu chế tạo bê tông xi măng 1. Xi măng và nước để chế tạo bê tông xi măng (vai trò và yêu cầu kỹ thuật) a. Xi măng 19
20. Vai trò - Chất kết dính - XM + N → hồ dẻo: → kết dính → lấp lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu → tạo tính dẻo cho hh BT Lựa chọn xi măng (loại xi măng ; lượng xi măng) - Loại xi măng + lựa chọn xi măng phù hợp với mác BT Rb RX = (1.2 ÷1.5) Rb Rb > 35 MPa => RX ≥ 40 MPa + không sử dụng xi măng mác cao để chế tạo BT mác thấp và ngược lại - Lượng xi măng + Lượng xi măng tối thiểu sử dụng chế tạo 1m3 hh BT Xmin = 270 → 300 kg/1m3 hh BT + Lượng xi măng tối đa sử dụng chế tạo 1m3 hhBT Xmax= 475 ÷ 500kg/1m3 hh BT b. Nước Vai trò - Vai trò chung: rửa cốt liệu ; nhào trộn hh BT; bảo dưỡng - Vai trò trong hh BT: hút bởi cốt liệu; thủy hóa xi măng; tạo hình công tác Yêu cầu kỹ thuật - Sạch: k gây ảnh hưởng xấu đến sự rắn chắc và tính chất của BT; k gây ăn mòn cốt thép trong kết cấu BTCT hoặc BTCT DƯL - Độ pH: 4→ 12 - Lượng tạp chất hữu cơ < 15mg/l 2- - - Hàm lượng ion SO4 Cl theo TCVN - Nước biển có thể được sd để chế tạo BT nếu hàm lượng muối < 35g/l 2. Cốt liệu lớn để chế tạo BTXM (vai trò và yêu cầu kỹ thuật) Vai trò - Bộ khung chịu lực Yêu cầu kĩ thuật - Độ sạch - Cường độ 20
21. - Lượng hạt yếu - Độ hao mòn Los Angeles - Tp hạt - Độ lớn - Độ sạch: + Hàm lượng bụi, bùn, sét ≤ 1% + Hàm lượng ion clo . BTCT thường ≤ 0.05% . BTCT DƯL ≤ 0.01% - Cường độ: RCL = (1.5 – 2) Rb + Xác định . Thí nghiệm ném đá gốc . Thí nghiệm dập trong xilanh - Lượng hạt yếu: hạt phong hóa, hạt thoi dẹt + Hạt thoi dẹt: l ≥ 3a (3 kích thước a,b,l) → hàm lượng < 15% với BT có mác ≥ 35 MPa → hàm lượng < 35% với BT có mác < 35 MPa - Độ hao mòn Los Angeles < 50% - Thành phần hạt + Kích thước hạt + hàm lượng hạt có cùng kthuoc → sử dụng bộ sang tiêu chuẩn: 5 sàng 70 – 40 – 20 – 10 – 5 (mm) → xác định tp hạt Sàng mo = 3000g đá bằng bộ sang tiêu chuẩn Xác định đc mi(g) – khối lượng vật liệu sót trên sang i 푖 a = 100% - lượng sót riêng biệt trên sang i i 표 Ai = a70 + a40 + + ai (%) Lượng sót tích lũy tại sàng I Dmax và dmin là cặp đường kính danh định (mm) → Dmax : đường kính danh định lớn nhất (Ai ≤ 10%) → dmin : đường kính danh định nhỏ nhất (Ai ≥ 90%) - Độ lớn + Dmax < 1/3 kích thước nhỏ nhất của tiết diện 21
22. + Dmax < 3/4 khoảng cách giữa 2 cốt thép + Dmax < ½ chiều dày của tấm bản mỏng. 3. Cốt liệu nhỏ để chế tạo BTXM (vai trò và yêu cầu kỹ thuật) Vai trò: - Lấp lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu lớn - Giảm lượng dùng xi măng + BT đặc chắc hơn + Giảm giá thành + Giảm co ngót Yêu cầu kỹ thuật - Độ sạch - Thành phần hạt - Độ lớn - Độ sạch: + hàm lượng bụi, bùn, sét < 3% về khối lượng + Hàm lượng ion Cl- với BTCT < 0.05% và với BTCT DƯL< 0.01% - Thành phần hạt + được biểu thị bởi 2 yếu tố: kích thước hạt và hàm lượng hạt cùng kích thước. + Lý thuyết về thành phần hạt để đạt độ đặc tối ưu +Lượng vật liệu (dạng hạt rời rạc) có n hạt 1 2 푛―1 = = = = 2 2 3 푛 + Xác định tp hạt của cốt liệu nhỏ (cát) bằng bộ sang tiêu chuẩn: 6 sàng 5 – 2.5 – 1.25 – 0.63 – 0.315 – 0.14 (mm) . Sàng mo = 1000 g với bộ sàng tiêu chuẩn . Xác định: mi(g) → khối lượng vật liệu sót lại trên sàng 푖 a (%) = → lượng sót riêng biệt tại sang i i 표.100 Ai (%) ≈ a2.5 + a1.25 + + ai → lượng sót tích lũy tại sàng i + Kiểm tra tp hạt của cát, so sánh với tp hạt tiêu chuẩn  Thành phần hạt của cát thỏa mãn tiêu chuẩn khi 푖푛 푖 ≤ Ai ≤ 푖 Tại mọi cỡ sàng i (∀i) 22
23. D(mm) 5 2.5 1.25 0.63 0.315 0.14 tp hạt 0 0-20 15-45 35-70 65-90 90-100 TC cát khô Tp hạt 0 0 0-15 0-35 5-65 65-90 TC cát mịn 4. Phụ gia cho bê tông xi măng( định nghĩa, phân loại, phạm vi áp dụng) - Tăng cường tính chất của BT + Tăng tính công tác, giảm nước + Tăng cường độ + Kéo dài thời gian bắt đầu ninh kết Các loại phụ gia: - Nhóm phụ gia hóa học: 7 loại( A→ F) - Nhóm phụ gia khoáng hạt mịn: tro bay, muội silic → tác dụng sp thủy hóa của XM → C,S,H - Nhóm phụ gia trơ: bột đá vôi, đất sét nghiền mịn - Nhóm phụ gia đặc biệt 5-4 Công nghệ chế tạo bê tông xi măng - Trình tự: Chuẩn bị → nhào trộn → vận chuyển → thi công hh bt → đổ khuôn → bảo dưỡng đầm nén Kiểm tra - Chuẩn bị mặt bằng, máy móc, thiết bị, nhà xưởng, kho bãi + Chuẩn bị: Vật liệu - Nhào trộn: + Sử dụng máy trộn: máy trộn tự do và máy trộn cưỡng bức + Dung tích thùng trộn: 200,250,500,800,1000,1200,2400l + Thời gian nhào trộn phụ thuộc vào tính công tác và dung tích thùng trộn - Vận chuyển + Sử dụng các xe chuyên dụng: xe rùa, xe ben, thiết bị bơm bê tông + Thời gian vận chuyển: đảm bảo < thời gian bắt đầu đông kết của BT  Ktra độ sụt của hh bt trước khi thi công - Thi công hhBT 23
24. + đổ khuôn . đảm bảo hh bt lấp đầy ván khuôn . chiều cao đổ bt h<2m tránh cho hh bt bị phân tầng + Đầm nén: . đảm bảo độ đặc của hh bt. . Sử dụng thiết bị đầm nén đầm dùi, đầm rung, đầm rung ép. Lưu ý: Năng lượng đầm nén k gây ra việc hh bt bị phân tầng. - Bảo dưỡng: + đảm bảo các điều kiện để hh bt rắn chắc và tăng cường độ + bảo dưỡng - bằng lớp phủ ẩm: cát ẩm, vỏ bao ẩm phủ lên bề mặt BT - Tưới nước - Bằng hơi nước nóng - Kiểm tra: + Kiểm tra độ chính xác khi cân vật liệu + Kiểm tra thời gian nhào trộn, thời gian vận chuyển + Kiểm tra độ dẻo = thí nghiệm đo độ sụt + Lấy mẫu BT → Thí nghiệm đo cường độ + Kiểm tra bảo dưỡng BT. Chương 7 7.1 Khái niệm và phân loại 1. Khái niệm - VLKL là những vật liệu được chế tạo từ kim loại hoặc hợp kim của chúng - Trong xây dựng có kim loại đen(thép và gang) và kim loại màu (nhôm và đồng) - Phạm vi sử dụng: Trong công trình cầu, đường sắt; trong công trình XDDD và CN ; trong công trình thể thao - Ưu nhược điểm: + Ưu điểm: cường độ cao(kéo và nén) ; chế tạo kết cấu thanh mảnh, đạt khẩu độ lớn + Nhược điểm: giá thành cao; dễ bị tác động của môi trường: ăn mòn 2. Phân loại - 2 loại: KL đen và KL màu + KL đen(hh Te và C): thép (C≤2%) và gang (2≤C≤6%) + KL màu (Theo o): kl nhẹ và kl nặng 7-2 Các tính chất cơ học của kim loại 24
25. 1. Biến dạng của vật liệu kim loại - Khi chịu tác dụng của ngoại lực→ VLKL trải qua các giai đoạn biến dạng + Biến dạng đàn hồi: quan hệ 휎 ― 휀là bậc nhất (tuyến tính) + Biến dạng dẻo: biến dạng tăng lên khi lực tăng k đáng kể + Biến dạng phá hủy: Khi P→ Pmax => KL xuất hiện vết nứt. - Đặc trưng cho biến dạng của KL + Biến dạng dài tương đối ∆푙 ( ′ 휀 = 푙 .100% ∆푙 = 푙 ―푙) + Độ thắt tương đối: ΔF FO ― FK = = FO FO +Mô đun đàn hồi 휎đℎ E= ( 푃 ) 휀đℎ Ethép ~ 200 GPa - Các đặc trưng cường độ của VLKL được xác định qua thí nghiệm kéo mẫu VL + Giới hạn đàn hồi (휎đℎ) - Ứng suất lớn nhất ứng với tải trọng đàn hồi Pđh 푃đℎ 휎đℎ = 퐹 + Giới hạn chảy ((휎 ) → Tác dụng tăng lên k đáng kể nhưng độ giãn dài của VL tăng lên rất lớn. → 휎 : ứng suất ứng với trạng thái mẫu VL có biến dạng dư = 0.2% chiều dài ban đầu của mẫu: 휎0.2 (휀dư =0.002.lo ) +Giới hạn bền: → ứng suất lớn nhất trước khi mẫu VL bị phá hoại 푃 휎 = ( 푃 ) 퐹0 7-3 Các loại thép xây dựng 1. Thép cacbon: Khái niệm: (5.1 giáo trình) Phân loại: - Theo pp luyện 25
26. - Theo mức độ khử oxi - Theo phạm vi sử dụng - Theo chất lượng (hàm lượng P,Si) Pp kí hiệu (5-1a) Thép cacbon thường dung trong xây dựng: → Loại A → Loại B → Loại C 2. Thép hợp kim (5.2gt) Khái niệm Phân loại: theo hàm lượng hợp kim - Phương pháp ký hiệu: - TCVN - Nga - Nhật - Mỹ Chương 9: Chất kết dính hữu cơ 9-1:Khái niệm và phân loại 1. Khái niệm: CKDHC là những chất hữu cơ ở dạng cứng, quánh, lỏng; gồm thành phần chủ yếu là hydrocacbon cao phân tử; khi gia nhiệt → hóa lỏng → có khả năng dính kết các VL dạng hạt rời rạc thành 1 khối thống nhất có các tính chất phù hợp trong xây dựng đường Phạm vi sử dụng: - Xây dựng đường (là chất kết dính của bê tông asphalt) - VL lợp, cách nước. 2. Phân loại: Theo thành phần hóa học: bitum và guđrong Theo nguồn gốc: - Bitum: + Bitum dầu mỏ, chưng cất từ dầu mỏ + Bitum đá dầu, chưng cất từ đá dầu + Bitum thiên nhiên - Guđrong: 26
27. + Guđrong than đá + Guđrong than bùn + Guđrong gỗ Theo tính chất xây dựng: - Bitum, Guđrong ở dạng rắn: ở nhiệt độ 20oC →25oC là chất rắn; có tính đàn hồi,giòn; ở nhiệt độ 180 → 200oC → hóa lỏng - Bitum, Guđrong ở dạng cóng: ở nhiệt độ 20 – 25oC là chất quánh và có tính dẻo. - Bitum, Guđrong ở dạng lỏng: ở nhiệt độ 20- 25oC là chất lỏng; thành phàm chứa nhiều nhóm chất nhẹ, dễ bay hơi. - Nhũ tương 9-2 Bitum dầu mỏ 1. Khái niệm: - Là chất kết dính hữu cưo - Là hỗn hợp phức tạp của các hydrocacbon cao phân tử và 1 số ng tố phụ kim N,O,S - Có màu đen sẫm mãu - Có thể tan trong benzen 2. Thành phần và cấu trúc Thành phần: - Thành phần hóa học: C= 8-2 – 88% H = 8 – 11% O + N + S <2% - Thành phần nhóm chất: 3 nhóm chất chính và 3 nhóm chất phụ (mục 2.1gt) + Nhóm chất chính: → Nhóm chất dầu → Nhóm chất nhựa → Nhóm chất asphalt + Nhóm chất phụ → Nhóm cacbon và cacboit → nhóm axit asphalt và anhydrite →nhóm paraffin Cấu trúc: H.91 27
28. - Cấu trúc phức tạp: cấu trúc cơ bản là cấu trúc mômen +Nhóm Asphalt: pha phân tán. + Nhóm chất dầu: môi trường phân tán + nhóm chất nhựa: chất hoạt tính - Tỷ lệ các nhóm chất quyết định cấu trúc bitum + Cấu trúc “Sol” Bitum ở trạng thái lỏng → Nhóm chất asphalt và chất nhựa ít + Cấu trúc: “Gel” bitum ở trạng thái rắn → Nhóm chất asphalt nhiều + Cấu trúc “Sol – Gel” Bitum ở trạng thái quánh 3. Tính quánh, tính dẻo, tính ổn định nhiệt và tính dính bám của bitum dầu mỏ quánh. Các biện pháp để cải thiện các tính chất này. Bảng 9.2 Chương 10: Betong Asphalt 10-1 Khái niệm và phân loại 1. Khái niệm - BTAF là 1 loại đá nhân tạo nhận đươc sau khi rải và làm đặc chắc hh asphalt. - Hh asphalt gồm: hh của các vl tp: hh vlk và bitum - Ứng dụng: Chủ yếu trong xây dựng đường ô tô và sân bay Ở VN do điều kiện khí hậu và do CN thi công → sử dụng BTAF rải nóng 2. Phân loại Theo phương pháp thi công - BTAF rải nóng + rải và lu lên ở nhiệt độ ≥ 120OC + Sử dụng bitum quánh mác 40/50, 60/70 - BTAF rải ấm + rải và lu lên ở nhiệt độ ≥100oC + Sử dụng loại bitum lỏng mác 70/130 Theo độ rỗng - Loại đá r = (3-6) % - Loại rỗng r=(6-12)% - Loại rất rỗng: r= (12-18)% 28
29. Theo độ lớn cốt liệu - BTAF đặc, nóng và ấm + BTAF hạt lớn: Dmax = 19mm + BTAF hạt trung: Dmax= 12.5mm + BTAF hạt nhỏ: Dmax= 9.5mm +BTAF cát: Dmax=4.75mm - BTAF rỗng + BTNR 19: Dmax=19mm + BTNR 25: Dmax =25mm + BTNR 37.5: Dmax=37.5mm Theo hàm lượng đá dăm - BTAF đặc nóng và ấm + Loại A: hàm lượng đá dăm: 50 -60% + Loại B: 35 – 50% + Loại C: 20-35% - BTAF nguội + Loại Bn: 35- 50% + Loại Cn: 20-35% Theo chất lượng(mức độ giao thông) - Loại I - Loại II 10-2 các tính chất của bê tông atphan 1. Cường độ của bê tông atphan: Khái niệm: Cường độ là khả năng chịu lực của BTAF ở các nhiệt độ khác nhau. Cường độ chịu nén: + Cường độ giới hạn khi nén BTAF ở các điều kiện về nhiệt độ và gia tải nhất định. PP xác định: + Thí nghiệm nén mẫu BTAF tan chảy ở nhiệt độ 0oC, 20oC, 50oC o → Ở 0 C đặc trưng cho khả năng chống nứt của BTAF (RN ≥ 11MPa) → ở 20oC đặc trưng cho khả năng chống lại sự pha do tải trong quá trình khai thác RN≥2.5 Cường độ chịu nén 29
30. o → ở 50 C đặc trưng cho tính ổn định đông của BTAF(RN≥ 1.2MPa) + Chuẩn bị: 푃 R (daN/cm2) (MPa) N = 퐹 - Ý nghĩa: + Là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá khả năng chịu tải của BTAF - Yếu tố ảnh hưởng: + tỉ lệ tp cấu tạo của BTAF + Công nghệ làm đặc + Nhiệt độ môi trường. Cường độ chịu kéo - Khái niệm: Đặc trưng cho khả năng chống nứt của BTAF - Phương pháp xác định: thí nghiệm kéo trực tiếp và thí nghiệm kéo gián tiếp(cường độ chịu nén và cường độ ép chẻ) Cường độ chịu uốn → Chế tạo( khoan cắt) mẫu dầm BTAF : 40x40x160mm → đưa mẫu lên máng thí nghiệm uốn mẫu: theo sơ đồ tải trọng xác định: Cường độ ép chẻ: → Chế tạo (khoan cắt tại hiện trường mẫu BTAF hình trụ tròn d=101mm; h=67.5mm → đưa mẫu lên máng thí nghiệm, gia tải theo Biểu đồ 휀 ― 푡 - TH1: tại trọng tác dụng P< Pđh (giới hạn đàn hồi) E = 휀표 + 휀푆 휀표 : biến dạng đàn hồi tức thì của BTAF 휀푠 : biến dạng đàn hồi sau theo thời gian của btaf 30