›
›

Bài giảng Môn Vật liệu xây dựng - Chương 2: Các tính chất cơ bản của vật liệu xây dựng

pdf 60 trang huongle 1590
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Môn Vật liệu xây dựng - Chương 2: Các tính chất cơ bản của vật liệu xây dựng", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_mon_vat_lieu_xay_dung_chuong_2_cac_tinh_chat_co_ba.pdf

Nội dung text: Bài giảng Môn Vật liệu xây dựng - Chương 2: Các tính chất cơ bản của vật liệu xây dựng

  1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA CÔNG TRÌNH BỘ MÔN VẬT LIỆU XÂY DỰNG CHƯƠNG 2 – CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG
  2. CHƯƠNG 2 : CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG I. Khái niệm chung về tính chất của VLXD II. Tính chất vật lý của vật liệu xây dựng III. Tính chất cơ học của vật liệu xây dựng
  3. CHƯƠNG 2 : CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG I. Khái niệm chung về tính chất của vật liệu xây dựng 1. Phân loại tính chất của vật liệu xây dựng: Yêu cầu về tính chất của vật liệu rất đa dạng, song để nghiên cứu và sử dụng vật liệu có thể chia tính chất của nó thành các nhóm: - Nhóm tính chất đặc trưng cho trạng thái và cấu trúc - Nhóm tính chất vật lý - Nhóm tính chất cơ học - Nhóm tính chất hóa học - Một số tính chất mang tính tổng hợp khác : tính công tác, tuổi thọ
  4. CHƯƠNG 2 : CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG I. Khái niệm chung về tính chất của vật liệu xây dựng 2. Cấu trúc của vật liệu xây dựng: - Cấu trúc vĩ mô: Người ta có thể phân biệt được các dạng cấu trúc này bằng mắt thường như: đá nhân tạo đặc, cấu trúc tổ ong, cấu trúc dạng sợi, dạng lớp, dạng hạt rời - Cấu trúc vi mô: Dùng kính hiển vi để quan sát, có thể là cấu tạo tinh thể hay vô định hình. Dạng tinh thể có độ bền và độ ổn định lớn hơn dạng vô định hình. - Cấu tạo bên trong của các chất: Đặc trưng bằng cấu tạo nguyên tử, phân tử, hình dáng kích thước của tinh thể, liên kết nội bộ giữa chúng. Khi nghiên cứu người ta phải dùng các thiết bị hiện đại để quan sát chúng như kính hiển vi điện tử, phân tích rơnghen Cấu tạo bên trong của các chất quyết định cường độ, độ cứng, độ bền nhiệt và nhiều tính chất quan trọng khác.
  5. CHƯƠNG 2 : CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG I. Khái niệm chung về tính chất của vật liệu xây dựng 3. Thành phần của vật liệu xây dựng: Vật liệu xây dựng được đặc trưng bởi 3 thành phần : hóa học, khoáng vật và thành phần pha. - Thành phần hóa học: Được biểu thị bằng % hàm lượng các ôxit có trong vật liệu, cho phép phán đoán hàng loạt các tính chất của VLXD: tính chịu lửa, bền sinh vật, đặc trưng cơ học Riêng với kim loại hoặc hợp kim thì thành phần hóa học được tính bằng % các nguyên tố hóa học. - Thành phần khoáng vật: Là % thành phần khoáng vật có trong vật liệu, nó quyết định các tính chất cơ bản của vật liệu, biết được thành phần khoáng vật sẽ phán đoán tương đối chính xác tính chất củaVLXD. - Thành phần pha: Biểu thị tỷ lệ pha rắn, lỏng, khí trong vật liệu, tỷ lệ các pha ảnh hưởng đến chất lượng của vật liệu : tính chất về âm, nhiệt, tính chống ăn mòn, cường độ
  6. CHƯƠNG 2 : CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG II. Tính chất vật lý của vật liệu xây dựng 3 1. Khối lượng riêng (tỷ khối) : a (g/cm ) k 3 2. Khối lượng thể tích (dung khối) :o (g/cm ) 3. Độ đặc (%) : đ% 4. Độ rỗng (%) : r% 5. Những tính chất vật lý có liên quan đến nước:
  7. CHƯƠNG 2 : CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG II. Tính chất vật lý của vật liệu xây dựng 3 1. Khối lượng riêng (tỷ khối) : a (g/cm ) - Định nghĩa : khối lượng riêng là khối lượng của một đơn vị thể tích vật liệu ở trạng thái hoàn toàn đặc (không kể lỗ rỗng). k - Công thức : Gm 3  a g/ cm Va 3 - a: Khối lượng riêng (g/cm ) k Trong đó - Gm : Khối lượng mẫu vật liệu ở trạng thái khô - Va: Thể tích vật liệu ở trạng thái hoàn toàn đặc
  8. CHƯƠNG 2 : CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG II. Tính chất vật lý của vật liệu xây dựng 3 1. Khối lượng riêng (tỷ khối) : a (g/cm ) - Cách xác định: Tùy từng loại vật liệu mà có cách xác định a khác nhau + Vật liệu được coi như hoàn toàn đặc chắc: sắt, thép, kính, nhôm Mẫu có kích thước hình học xác định: phương pháp cân đo bình thường Mẫu không có kích thước hình học xác định: phương pháp vật liệu chiếm chỗ chất lỏng xác định Va. + Vật liệu không hoàn toàn đặc chắc: gạch, đá, bê tông, vữa k Nghiền nhỏ vật liệu <0.2mm, cân để xác định G m , dùng phương pháp vật liệu chiếm chỗ chất lỏng để xác định Va - Ý nghĩa : Dùng để cấp phối VL hỗn hợp, xác định độ đặc, rỗng của VL. Khối lượng riêng một số loại thường gặp : Gạch đất sét nung a = 2,60 -2,65 3 3 3 g/cm , Đá thiên nhiên a = 2,2 -3,3 g/cm , Bê tông nặng a = 2,1 -2,6 g/cm
  9. CHƯƠNG 2 : CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG II. Tính chất vật lý của vật liệu xây dựng k 3 2. Khối lượng thể tích (dung khối) : o (g/cm ) - Định nghĩa : khối lượng thể tích là khối lượng của một đơn vị thể tích vật liệu ở trạng thái tự nhiên (bên trong có lỗ rỗng). k k Gm 3 - Công thức :  o k g / cm Vo k 3 - o : Khối lượng thể tích (g/cm ) k Trong đó - Gm : Khối lượng mẫu vật liệu ở trạng thái khô k - Vo : Thể tích vật liệu ở trạng thái tự nhiên
  10. CHƯƠNG 2 : CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG II. Tính chất vật lý của vật liệu xây dựng k 3 2. Khối lượng thể tích (dung khối) : o (g/cm ) a) Khối lượng thể tích khô: • Nếu vật liệu có thể tích không k đổi khi độ ẩm thay đổi: V k = k Gm 3 o  o g / cm V â = V bh V k o o o • Nếu vật liệu có thể tích thay k b) Khối lượng thể tích ẩm: đổi khi độ ẩm thay đổi: Vo ≠ â bh â Vo ≠ Vo â G m 3 k â bh • Trong đó : G m , G m , G m là khối  o â g / cm Vo lượng mẫu TN ở trạng thái k â bh c) Khối lượng thể tích bão hòa: khô, ẩm và bão hòa. V0 ,V0 ,V0 bh là thể tích mẫu TN ở trạng thái bh G m 3 khô, ẩm, bão hòa. o bh g / cm Vo
  11. CHƯƠNG 2 : CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG II. Tính chất vật lý của vật liệu xây dựng k 3 2. Khối lượng thể tích (dung khối) : o (g/cm ) k - Cách xác định: Tùy từng loại vật liệu mà có cách xác định o khác nhau + Mẫu VL có kích thước hình học xác định: phương pháp cân đo. + Mẫu VL không có kích thước hình học xác định: phương pháp vật liệu chiếm chỗ chất lỏng xác định Vo. + Mẫu VL hạt rời rạc : xác định khối lượng thể tích xốp Phương pháp đổ đống : Đổ mẫu vật liệu vào một thùng đong có dung tích biết trước ở một độ cao nhất định. Cân khối lượng vật liệu có trong thùng. - Ý nghĩa : dùng phán đoán cường độ, độ bền, hệ số truyền nhiệt củaVL. Đánh giá sơ bộ độ đặc, rỗng, cường độ.Xác định khối lượng, thể tích kết cấu, phương tiện vận chuyển. k 3 k 3 Ví dụ : Gạch đất sét nung o = 1,3 -1,9 g/cm , Đá thiên nhiên o = 2,5 -2,8 g/cm , k 3 Bê tông thường o = 2,0 -2,4 g/cm
  12. CHƯƠNG 2 : CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG II. Tính chất vật lý của vật liệu xây dựng k 3 2. Khối lượng thể tích (dung khối) : o (g/cm ) Pheãu chöùa ximaêng Giaù ñôõ Cöûa quay Thuøng ñong Vị trí ño ñể xaùc ñịnh khối lượng thể tích mẫu vật liệu coù kích thöôùc Boä duïng cuï xaùc ñịnh khối lượng thể hình học xaùc ñịnh tích mẫu vật liệu daïng rôøi raïc
  13. CHƯƠNG 2 : CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG II. Tính chất vật lý của vật liệu xây dựng 3. Độ đặc (%) : đ% - Định nghĩa : là tỷ số % giữa thể tích hoàn toàn đặc và thể tích tự nhiên (bên trong có lỗ rỗng) của vật liệu ở trạng thái khô. Va - Công thức : đ% k 100% Vo - đ% : Độ đặc của vật liệu (%). Trong đó - Va: Thể tích đặc của vật liệu ở trạng thái khô k - Vo: Thể tích tự nhiên của vật liệu ở trạng thái khô
  14. CHƯƠNG 2 : CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG II. Tính chất vật lý của vật liệu xây dựng 4. Độ rỗng (%) : r% - Định nghĩa : là tỷ số % giữa thể tích rỗng và thể tích tự nhiên (bên trong có lỗ rỗng) của vật liệu ở trạng thái khô. V Vk V  k r r 100% o a 100% 1 o 100% - Công thức: % k k Vo Vo a - r% : Độ rỗng của vật liệu (%). Trong đó -Va : Thể tích đặc của vật liệu ở trạng thái khô k - Vo : Thể tích tự nhiên của vật liệu ở trạng thái khô -Vr : Thể tích rỗng của vật liệu ở trạng thái khô - Ý nghĩa : Độ rỗng dùng để phân loại và đánh giá cường độ, tính toán cấp phối bê tông độ hút nước, khả năng chống thấm, truyền nhiệt
  15. CHƯƠNG 2 : CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG II. Tính chất vật lý của vật liệu xây dựng 5. Những tính chất vật lý có liên quan đến nước : - Các dạng nước tồn tại trong vật liệu : + Nước kết tinh (Nước hóa học) : tham gia vào trong thành phần của vật liệu, có liên kết bền với vật liệu. Ví dụ : Đất cao lanh : Al2O3.SiO2.2H2O Amiăng : 3MgO.2SiO2.2H2O + Nước hấp phụ (Nước hóa lý) : có liên kết khá bền với vật liệu bằng lực hút phân tử hoặc bằng lực tĩnh điện bề mặt. + Nước cơ học (nước tự do) : gần như không có liên kết với vật liệu, thâm nhập vào vật liệu do tác dụng của lực mao dẫn hay lực trọng trường, sự thay đổi của nước cơ học hầu như không làm ảnh hưởng tới tính chất của vật liệu.
  16. CHƯƠNG 2 : CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG II. Tính chất vật lý của vật liệu xây dựng 5. Những tính chất vật lý có liên quan đến nước : - Độ ẩm của vật liệu:  Định nghĩa: Là tỷ số % giữa khối lượng nước có trong vật liệu ở trạng thái ẩm so với khối lượng của vật liệu ở trạng thái khô. Gâ  Công thức: n W% k 100% Gm - W%: Độ ẩm (%) â Trong đó: - Gn : Khối lượng nước có trongVL ở trạng thái ẩm k - Gm : Khối lượng mẫuVL ở trạng thái khô
  17. CHƯƠNG 2 : CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG II. Tính chất vật lý của vật liệu xây dựng 5. Những tính chất vật lý có liên quan đến nước : - Mức hút nước của vật liệu : là khả năng hút và giữ nước trong các lỗ rỗng của vật liệu dưới áp lực bình thường. + Mức hút nước theo khối lượng : là tỷ số % giữa khối lượng nước chứa trongVL ở trạng thái bão hòa nước với khối lượng VL ở trạng thái khô. bh G n Công thức : Hp% k 100% G m - Hp%: Mức hút nước theo khối lượng (%) bh Trong đó : - Gn : Khối lượng nước có trongVL ở trạng thái BH k - Gm : Khối lượng mẫu vật liệu ở trạng thái khô
  18. CHƯƠNG 2 : CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG II. Tính chất vật lý của vật liệu xây dựng 5. Những tính chất vật lý có liên quan đến nước : - Mức hút nước của vật liệu : là khả năng hút và giữ nước trong các lỗ rỗng của vật liệu dưới áp lực bình thường. + Mức hút nước theo thể tích : là tỷ số % giữa thể tích nước chứa trong VL ở trạng thái bão hòa nước so với thể tích tự nhiên củaVL ở trạng thái khô. bh Vn Công thức : Hv% k 100% Vm - Hv%: Mức hút nước theo thể tích(%) bh Trong đó : -Vn : Thể tích nước có trongVL ở trạng thái BH k -Vm : Thể tích VL ở trạng thái tự nhiên khô
  19. CHƯƠNG 2 : CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG II. Tính chất vật lý của vật liệu xây dựng 5. Những tính chất vật lý có liên quan đến nước : - Hệ số bão hòa nước B%: là tỷ số % giữa thể tích nước chứa trong vật liệu ở trạng thái bão hòa so với thể tích lỗ rỗng có trong vật liệu. Công thức : bh Vn B% 100% Vr - Hv%: Mức hút nước theo thể tích(%) bh Trong đó : -Vn : Thể tích nước có trongVL ở trạng thái BH k -Vm : Thể tích VL ở trạng thái tự nhiên khô bh + Nếu Vn = 0 B = 0: Vật không thấm nước bh + Nếu Vn < Vr B < 1: Vật bão hoà nước không hoàn toàn bh + Nếu Vn = Vr B = 1: Vật bão hoà nước hoàn toàn
  20. CHƯƠNG 2 : CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG II. Tính chất vật lý của vật liệu xây dựng 5. Những tính chất vật lý có liên quan đến nước : - Hệ số mềm hóa Mh: là tỷ số giữa cường độ liệu ở trạng thái bão hòa so với cường độ của vật liệu ở trạng thái khô. bh Công thức : R M h Rk - Mh: Hệ số mềm hóa Trong đó : - Rbh: Cường độ củaVL ở trạng thái BH - Rk: Cường độ củaVL ở trạng thái tự nhiên khô + Mh>0,8 Vật liệu chịu nước + Công trình xây dựng trong môi trường ẩm Mh>0,85 + Hệ số mềm hóa càng lớn việt liệu chịu nước càng tốt.
  21. CHƯƠNG 2 : CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG II. Tính chất vật lý của vật liệu xây dựng 5. Những tính chất vật lý có liên quan đến nước : - Tính thấm nước của vật liệu: là hiện tượng nước thấm qua vật liệu dưới tác dụng của áp lực nước. Mức độ thấm nước phụ thuộc vào độ rỗng, đặc trưng của lỗ rỗng, áp lực nước, và nhiệt độ môi trường. Tính thấm nước được biểu thị bằng hệ số thấm K : Công thức : Q D K (cm / s) F t H Trong đó : K: Hệ số thấm nước (cm/s); t: Thời gian thấm; H: Cột nước thấm; D, F: Kích thước mẫu Mác chống thấm B: Trị số áp lực lớn nhất mà mẫu thử không để nước thấm qua. Mác chống thấm thường là B-2, B-4, B-6, B-8,
  22. DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM HỆ SỐ THẤM K Dụng cụ thí nghiệm K của vật liệu hạt rời (cát, đất phan cát, .)
  23. MẪU KT THẤM BÊ TÔNG VÀ MÁY THÍ NGHIỆM THẤM Khoang ®Æt mÉu
  24. MẪU KT THẤM BÊ TÔNG VÀ MÁY THÍ NGHIỆM THẤM Khoang ®Æt mÉu
  25. CHƯƠNG 2 : CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG III. Tính chất cơ học của vật liệu xây dựng 1. Tính biến dạng của vật liệu: 2. Cường độ : 3. Độ cứng của vật liệu : 4. Độ mài mòn của vật liệu : 5. Độ hao mòn của vật liệu:
  26. CHƯƠNG 2 : CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG III. Tính chất cơ học của vật liệu xây dựng 1. Tính biến dạng của vật liệu: Là tính chất thay đổi về hình dáng, kích thước của vật liệu dước tác dụng của ngoại lực. - Biến dạng đàn hồi - Biến dạng dư (biến dạng dẻo) - Từ biến - Chùng ứng suất
  27. CHƯƠNG 2 : CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG III. Tính chất cơ học của vật liệu xây dựng 1. Tính biến dạng của vật liệu: - Biến dạng đàn hồi : Là phần biến dạng hoàn toàn mất đi khi loại bỏ nguyên nhân gây ra biến dạng. Biến dạng đàn hồi thường xảy ra khi tải trọng tác dụng bé và ngắn hạn. Tính đàn hồi được đặc trưng bằng mô đun đàn hồi E: 2  - E : mô đun đàn hồi (kG/cm ) Công thức : E -  : ứng suất (kG/cm2)  -  : biến dạng tương đối Điều kiện : Ngoại lực tác dụng lên vật liệu chưa vượt quá lực tương tác giữa các chất điểm của nó.
  28. CHƯƠNG 2 : CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG III. Tính chất cơ học của vật liệu xây dựng 1. Tính biến dạng của vật liệu: - Biến dạng dư: Là loại biến dạng không thể khôi phục lại trạng thái ban đầu khi loại bỏ nguyên nhân gây biến dạng. Nguyên nhân : ngoại lực tác dụng vượt quá lực tương tác giữa các chất điểm, phá vỡ cấu trúc của vật liệu làm các phần tử bên trong vật liệu không thể khôi phục lại vị trí cân bằng. - Dựa vào quan hệ giữa ứng suất và biến dạng người ta chia vật liệu thành các loại : vật liệu đàn hồi,vật liệu dẻo và vật liệu dòn. - VL dẻo trước khi phá hoại có hiện tượng biến hình dẻo rõ nét cònVL dòn trước khi phá hoại không có hiện tượng biến hình dẻo rõ rệt. - Tính dẻo và tính dòn của vật liệu biến đổi tùy thuộc vào nhiệt độ, lượng ngậm nước, tốc độ tăng lực
  29. CHƯƠNG 2 : CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG III. Tính chất cơ học của vật liệu xây dựng 1. Tính biến dạng của vật liệu: a) b) c)    t ấ su ng Ứ   Biến dạng tương đối  Sơ đồ biến dạng của vật liệu a – Thép b - Bê tông c- Chất đàn hồi
  30. CHƯƠNG 2 : CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG III. Tính chất cơ học của vật liệu xây dựng 1. Tính biến dạng của vật liệu: - Từ biến : Là loại biến dạng tăng theo thời gian khi ngoại lực không đổi tác dụng lâu dài lên vật liệu. Nguyên nhân : do trong vật rắn có một bộ phận phi tinh thể có tính chất gần giống chất lỏng, mặt khác cấu tạo mạng lưới chưa hoàn chỉnh. - Chùng ứng suất : là hiện tượng ứng suất trong giai đoạn đàn hồi giảm dần theo thời gian nếu giữ cho biến dạng không đổi. Nguyên nhân : một bộ phận vật liệu có biến hình đàn hồi dần dần chuyển sang biến hình dẻo, năng lượng đàn hồi chuyển thành nhiệt và mất đi.
  31. CHƯƠNG 2 : CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG III.Tính chất cơ học của vật liệu xây dựng 2. Cường độ: Định nghĩa: là khả năng của vật liệu chống lại sự phá hoại của ứng suất xuất hiện trong vật liệu do ngoại lực hoặc điều kiện môi trường. Ký hiệu và đơn vị: R (KG/cm2=daN/cm2; MPa=1N/mm2=10daN/cm2 - Cường độ tiêu chuẩn là cường độ của mẫu vật liệu khi mẫu có kích thước và hình dáng chuẩn, được chế tạo và dưỡng hộ trong điều kiện chuẩn, thí nghiệm theo phương pháp chuẩn. Ký hiệu Rtc - Tương ứng với các loại tải trọng khác nhau cũng có nhiều loại cường độ khác nhau : Cường độ kéo (Rk), nén (Rn), Uốn (Ru), Xoắn (Rx) - Thường các vật liệu giòn chịu nén tốt hơn chịu kéo. Đá thiên nhiên, gạch đất sét nung, bê tông chịu nén tốt hơn chịu kéo và chịu uốn.
  32. CHƯƠNG 2 : CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG III. Tính chất cơ học của vật liệu xây dựng 2. Cường độ: - Phương pháp xác định cường độ : + Phương pháp phá hoại: cường độ của vật liệu được xác định trên những mẫu thử tiêu chuẩn. - Giá trị cường độ chịu nén và chịu kéo của VL được xác định theo công thức : R : Cường độ kéo hay nén kG/cm2 P : Tải trọng phá hoại kéo hay nén (kG) = F : diện tích mặt cắt ngang ban đầu (cm2) K : hệ số chuyển đổi từ mẫu TN không chuẩn về mẫu TN chuẩn P P P F P
  33. CHƯƠNG 2 : CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG III. Tính chất cơ học của vật liệu xây dựng 2. Cường độ: - Phương pháp xác định cường độ : + Phương pháp phá hoại: Rn (Cường độ nén - Compressive Strength): Rn = Pn/F 2 Mẫu lập phương: Rn = Pn/a Đối với bê tông: a = 15cm (Dmax = 40); vữa: a = 7,07cm (Bảng 1-10, tr32) (Nếu dùng mẫu BT a =10 K=0,91; a = 20 K = 1,05) 2 Mẫu trụ tròn: Rn = 4Pn/ d Đối với bê tông: d = 15cm; h = 30cm (Dmax = 40) K=1,2 (Do Rtrụ 1) Rk (Cường độ kéo -Tensile Strength): Rk = Pk/F 2 Mẫu lăng trụ: Rk = Pk/a ; BT: a=5cm, h=50cm 2 Mẫu trụ tròn: Rk = 4Pk/ d Mẫu số 8: Làm với xi măng theo tiêu chuẩn cũ
  34. CHƯƠNG 2 : CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG III. Tính chất cơ học của vật liệu xây dựng 2. Cường độ: - Phương pháp xác định cường độ : + Phương pháp phá hoại: Xác định cường độ chịu uốn củaVL: Trường hợp tải đặt chính giữa : M P b u 3 P .l h R.u 2 Wu 2 b.h l/2 l/2 (MPa, kG/cm2) Trường hợp 2 tải đặt đối xứng: P/2 a a P/2 a b M u 3P.(l a) P.l h Ru W 2 b.h2 b.h 2 u l Mu : Mô men uốn, kG.cm Wu : Mô men chống uốn của tiết diện ngang dầm , cm3
  35. CHƯƠNG 2 : CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG III. Tính chất cơ học của vật liệu xây dựng 2. Cường độ: - Phương pháp xác định cường độ : + Phương pháp phá hoại: Máy nén vật liệu Kiểm tra sức chịu tải bê tông
  36. KHUÔN VÀ MẪU THÍ NGHIỆM NÉN
  37. KHOAN LẤY MẪU KIỂM TRA CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG
  38. GIA CÔNG MẪU KHOAN KIỂM TRA CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG MẪU BÊ TÔNG SAU KHI ĐƯỢC CẮT PHẲNG M¸y c¾t mÉu
  39. MẪU THÍ NGHIỆM NÉN Phñ v÷a XM bÒ mÆt lµm Capping lµm ph¼ng ph¼ng mÉu g¹ch mÆt mÉu bª t«ng
  40. THÍ NGHIỆM NÉN MẪU BÊ TÔNG nÐn mÉu bª t«ng
  41. THÍ NGHIỆM NÉN MẪU BÊ TÔNG CÓ KẾT HỢP ĐO BIẾN DẠNG
  42. M¸y kÐo nÐn v¹n n¨ng thÝ nghiÖm kÐo thÐp VÀ VỮA XI MĂNG
  43. THÍ NGHIỆM UỐN GẠCH
  44. THÍ NGHIỆM UỐN BÊ TÔNG
  45. MÁY NÉN, UỐN 30 TẤN m¸y nÐn, UỐN 30 tÊn G¸ phô cho thÝ nghiÖm uèn vµ nÐn mÉu nhá
  46. MÁY NÉN, UỐN 30 TẤN
  47. CHƯƠNG 2 : CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG III. Tính chất cơ học của vật liệu xây dựng 2. Cường độ: - Phương pháp xác định cường độ : + Phương pháp không phá hoại: xác định cường độ bằng phương pháp không phá hoại mẫu. Chia làm hai nhóm:  Nhóm theo nguyên tắc cơ học : Tác dụng tải trọng va chạm vào bề mặt VL, đo trị số phản lực từ mặt VL tạo ra khi có tác dụng cơ học. Đem thông số trên đối chiếu với đồ thị chuẩn tương ứng của dụng cụ để suy ra cường độ củaVL.  Nhóm theo nguyên tắc vật lý: Dựa vào quy luật lan truyền của xung điện, tia phóng xạ hay sóng siêu âm khi đi qua vật liệu để xác định mật độ, tần số dao động riêng hay vận tốc truyền sóng. Đem đối chiếu thông số đo được với đồ thị chuẩn để xác định cường độ củaVL.
  48. CHƯƠNG 2 : CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG III. Tính chất cơ học của vật liệu xây dựng 2. Cường độ: - Phương pháp xác định cường độ : + Phương pháp không phá hoại:
  49. THIẾT BỊ KIỂM TRA CƯỜNG ĐỘ THEO PP KHÔNG PHÁ HOẠI
  50. CHƯƠNG 2 : CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG III. Tính chất cơ học của vật liệu xây dựng 2. Cường độ: - Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ của vật liệu: + Các yếu tố phụ thuộc vào bản thân cấu tạo vật liệu:  Vật liệu có cấu trúc kết tinh hoàn chỉnh cường độ cao hơn VL có cấu trúc kết tinh không hoàn chỉnh.  VL có cấu tạo rỗng cường độ thấp hơn VL đặc chắc.  VL có cấu tạo dạng lớp hoặc sợi cường độ theo mỗi hướng khác nhau (tính dị hướng). + Các yếu tố phụ thuộc vào điều kiện thí nghiệm:  Hình dáng, kích thước mẫu  Đặc trưng bề mặt  Tốc độ tăng tải  Nhiệt độ và độ ẩm môi trường  Hướng chịu lực  Thao tác thí nghiệm
  51. CHƯƠNG 2 : CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG III. Tính chất cơ học của vật liệu xây dựng 2. Cường độ: Số hiệu (mác) của vật liệu: Là giá trị qui ước được làm tròn từ cường độ giới hạn trung bình (R ứng với tải trọng phá hoại) của một tổ mẫu (ít nhất 3 mẫu TN) xác định trong các điều kiện tiêu chuẩn (khuôn mẫu, cách chế tạo mẫu, cách bảo dưỡng mẫu và thời gian bảo dưỡng). ◦ Đối với VL giòn là VL không có hiện tượng biến hình dẻo rõ rệt trước khi bị phá hoại (VD: Bê tông, gạch, đá, ): Dùng cường độ nén Mác ◦ Đối với VL dẻo là loại vật liệu có hiện tượng biến hình dẻo rõ rệt trước khi bị phá hoại (VD: Sắt, thép, ): Dùng cường độ kéo Mác
  52. Bảng 1.10- Hệ số hiệu chỉnh cường độ giữa các loại khuôn mẫu của bê tông KÝch thước mẫu thí Mác bê tông (KG/cm2) nghiệm (cm) 100 200 300 400 20 20 20 1,06 1,05 1,05 1,04 15 15 15 1,00 1,00 1,00 1,00 10 10 10 0,96 0,94 0,92 0,90 7,07 7,07 7,07 0,91 0,88 0,86 0,84 d = 15; h = 30 1,19 1,20 1,24 1,25
  53. CHƯƠNG 2 : CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG III. Tính chất cơ học của vật liệu xây dựng 2. Độ cứng của vật liệu: là tính chất của VL chống lại tác dụng đâm xuyên củaVL khác cứng lên tác dụng lên nó. - Đối với vật liệu khoáng: dùng thang độ cứng Mohr. Phương pháp xác định là phương pháp vạch. Các xác định này chỉ có tính chất định tính chứ không định lượng. Độ cứng một số chất :
  54. CHƯƠNG 2 : CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG III. Tính chất cơ học của vật liệu xây dựng 2. Độ cứng của vật liệu: : Baäc thang Morhs Teân khoaùng vaät Ñaëc ñieåm ñoä cöùng Morhs 1 Talc Raát meàm, raïch ñöôïc baèng 2 Thaïch cao moùng tay 3 Calcite Meàm ñeán cöùng vöøa, raïch 4 Fluorite ñöôïc baèng dao theùp 5 Apatite 6 Octoclaze 7 Thaïch anh Cöùng ñeán raát cöùng, duøng ñeå 8 Topaze raïch thaønh veät treân kính kim 9 Coridon loaïi 10 Kim cöông
  55. CHƯƠNG 2 : CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG III. Tính chất cơ học của vật liệu xây dựng 2. Độ cứng của vật liệu: là tính chất của VL chống lại tác dụng đâm xuyên củaVL khác cứng lên tác dụng lên nó. - Đối với vật liệu gỗ, kim loại, bê tông: dùng phương pháp Brinen Dùng viên bi thép có đường kính D (mm) đem ấn vào VL với một lực P, dựa vào kích thước vết cầu lõm trên bề mặtVL xác định độ cứng. Công thức : P 2P HBR (kG/mm2) F .D.(D D2 d 2 ) Trong đó : 2 P K .D (daN) K là hệ số, phụ thuộc vào tính chất vật liệu
  56. CHƯƠNG 2 : CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG III. Tính chất cơ học của vật liệu xây dựng 3. Độ mài mòn của vật liệu: là sự hao mòn thể tích hay khối lượng của VL khi chịu tác dụng mài mòn. Độ mài mòn phụ thuộc vào độ cứng, cường độ và cấu tạo củaVL. Độ mài mòn thường được xác định bằng máy quay mài mòn. Mẫu TN hình trụ d=2,5cm, h=5cm. Cho máy quay 1000 vòng và rắc vào 2,5l cát thạch anh cỡ 0,3 – 0,6mmm, độ mài mòn được tính theo công thức : 2 Mm : độ mài mòn củaVL (g/cm ) G : khối lượng mẫuVL trước TN (g) GG1 2 1 Mm F G2 : khối lượng mẫuVL sau TN (g) F : diện tích chịu tác dụng mài mòn (cm2)
  57. CHƯƠNG 2 : CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG III. Tính chất cơ học của vật liệu xây dựng 3. Độ hao mòn của vật liệu: đặc trưng cho VL vừa bị mài mòn vừa bị va chạm. Độ mài mòn thường được xác định bằng máy quay mài mòn. Mẫu TN hình trụ d=2,5cm, h=5cm. Cho máy quay 1000 vòng và rắc vào 2,5l cát thạch anh cỡ 0,3 – 0,6mmm, độ mài mòn được tính theo công thức : Q% : độ hao mòn (%) GG1 2 Q% .100% G1 : khối lượng mẫu VL trước TN (g) G1 G2 : KL mẫu VL sót lại trên sàng 2mm (g) Dựa vào độ hao mòn VL được chia làm các loại: chống hao mòn rất khỏe (Q 15%).
  58. CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1. Các cách biểu thị thành phần, cấu trúc vật liệu? 2. Các chỉ tiêu vật lý của vật liệu? 3. Các đại lượng đặc trưng cho tính hút nước (bão hòa) của vật liệu? 4. Tính thấm nước của vật liệu: Khái niệm, các đại lượng đặc trưng cho tính thấm nước? 5. Tính bền của vật liệu? 6. Các loại biến dạng của vật liệu? 7. Cường độ vật liệu: Định nghĩa, ký hiệu, đơn vị, phân loại; Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ; Phân biệt cường độ giới hạn và cường độ cho phép; Các phương pháp xác định cường độ; Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm? 8. Mác (Số hiệu) vật liệu? 60