BÀI GIẢNG VẬT LIỆU XÂY DỰNG (BẬC ĐẠI HỌC, NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG) (CHỈNH SỬA LẦN 1)

TÀI LIỆU BÀI GIẢNG VẬT LIỆU XÂY DỰNG

vectorstock.com/1593604

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection

BÀI GIẢNG VẬT LIỆU XÂY DỰNG (BẬC ĐẠI HỌC, NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG) SỐ TÍN CHỈ: 03 (LÝ THUYẾT: 03, THỰC HÀNH: 0) (CHỈNH SỬA LẦN 1) WORD VERSION | 2021 EDITION ORDER NOW / CHUYỂN GIAO QUA EMAIL TAILIEUCHUANTHAMKHAO@GMAIL.COM

Tài liệu chuẩn tham khảo Phát triển kênh bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đơn vị tài trợ / phát hành / chia sẻ học thuật : Nguyen Thanh Tu Group Hỗ trợ trực tuyến Fb www.facebook.com/DayKemQuyNhon Mobi/Zalo 0905779594

BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY ThS. Lương Văn Anh, ThS. Trương Văn Bằng

BÀI GIẢNG VẬT LIỆU XÂY DỰNG (BẬC ĐẠI HỌC, NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG) (Chỉnh sửa lần 1)

Vĩnh long, 2019

BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY ThS. Lương Văn Anh, ThS. Trương Văn Bằng

BÀI GIẢNG VẬT LIỆU XÂY DỰNG (BẬC ĐẠI HỌC, NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG) SỐ TÍN CHỈ: 03 (LÝ THUYẾT: 03, THỰC HÀNH: 0)

Vĩnh long, 2019

LỜI NÓI ĐẦU Vật liệu là nội dung học của hầu hết các ngành kỹ thuật xây dựng hiện nay.

Trong công trình xây dựng vật liệu xây dựng là yếu tố quyết định đến công nghệ thi công, thiết kế cũng như phương pháp đánh giá chất lượng sản phẩm sản xuất. Muốn đạt được mục đích an toàn trong sản xuất, công suất lớn, hiệu suất cao, thời gian sử dụng hợp lý cần tìm hiểu về vật liệu xây dựng.

Tài liệu “BÀI GIẢNG VẬT LIỆU XÂY DỰNG” được biên soạn dựa trên đề cương chương trình đào tạo bậc Đại học của trường Đại học Xây dựng Miền Tây. Sẽ trình bày những vẫn đề chung nhất, phân tích những cơ sở lý thuyết của mối tương quan giữa thành phần, cấu trúc và tính chất với các phương pháp công nghệ thích hợp để đạt được những chỉ tiêu tính chất yêu cầu của vật liệu xây dựng.

Cơ sở lý thuyết cơ bản của môn học trong quá trình biên soạn tác giả đã tiếp nhận những thành tựu khoa học công nghệ. Đồng thời tài liệu còn bám sát những quy định và phương pháp thử của các loại vật liệu theo quy định của Tiêu chuẩn Việt Nam, Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam, Tiêu chuẩn Xây dựng, Tiêu chuẩn Ngành. Tài liệu này được dùng tham khảo trong học tập cho Sinh viên ngành Xây dựng, đồng thời cũng làm tài liệu tham khảo cho Sinh viên ở các ngành kỹ thuật khác tại trường.

Tài liệu “BÀI GIẢNG VẬT LIỆU XÂY DỰNG” là đề tài nghiên cứu khoa học được đăng ký cấp khoa, Tác giả chân thành cảm ơn ý kiến đánh giá và đóng góp của Giảng viên Tổ Thi công - Khoa Xây dựng cùng Cán bộ Phòng Khoa học và Hợp tác quốc tế của nhà trường.

NHÓM TÁC GIẢ

MỤC LỤC MỤC LỤC................................................................................................................. I DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................... XII DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................................. XIII DANH MỤC HÌNH ẢNH....................................................................................XVI DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU............................................................................ XVII CHƯƠNG I. NHỮNG TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG.....1 1.1. Khái niệm chung về tính chất của vật liệu xây dựng.............................................1 1.1.1. Phân loại tính chất của vật liệu xây dựng .....................................................1 1.1.2. Sự phụ thuộc của tính chất vào cấu trúc và thành phần ................................1 1.2. Các thông số trạng thái và đặc trưng cấu trúc của vật liệu xây dựng.....................2 1.2.1. Khối lượng riêng .........................................................................................2 1.2.2. Khối lượng thể tích ......................................................................................3 1.2.3. Độ rỗng, độ đặc ...........................................................................................4 1.2.4. Độ ẩm và độ hút ẩm.....................................................................................5 1.2.5. Độ hút nước.................................................................................................5 1.2.6. Độ hút nước bão hòa....................................................................................6 1.2.7. Độ bão hòa nước..........................................................................................7 1.2.8. Tính thấm nước ...........................................................................................7 1.2.9. Tính thấm khí ..............................................................................................7 1.2.10. Tính biến dạng ẩm .....................................................................................8 1.3. Các tính chất có liên quan đến nhiệt của vật liệu xây dựng...................................8 1.3.1. Nhiệt lượng, nhiệt dung riêng và nhiệt dung ................................................8 1.3.2. Tính dẫn nhiệt..............................................................................................9 1.3.3. Tính chống cháy ........................................................................................ 11 1.3.4. Tính chịu lửa ............................................................................................. 12 1.3.4. Tính biến dạng nhiệt .................................................................................. 12 1.4. Tính chất cơ học ................................................................................................ 12 1.4.1. Tính biến dạng cơ học ............................................................................... 13 1.4.2. Mô đun đàn hồi.......................................................................................... 14 1.4.3. Cường độ................................................................................................... 15 1.4.4. Độ cứng..................................................................................................... 17 1.4.5. Độ mài mòn............................................................................................... 19 1.4.6. Độ hao mòn ............................................................................................... 19 1.4.7. Hệ số phẩm chất ........................................................................................ 20 1.4.8. Hệ số mềm................................................................................................. 21 1.4.9. Độ mịn và tỉ diện ....................................................................................... 21 I

1.4.10. Tuổi thọ ................................................................................................... 21 CHƯƠNG II. VẬT LIỆU ĐÁ THIÊN NHIÊN ..................................................... 23 2.1. Khái niệm .......................................................................................................... 23 2.2. Phân loại ............................................................................................................ 23 2.3. Đá mác ma......................................................................................................... 23 2.3.1. Khái niệm đá mác ma ................................................................................ 23 2.3.2. Phân loại đá mác ma .................................................................................. 24 2.3.3. Thành phần khoáng vật của đá mác ma...................................................... 24 2.3.4. Tính chất công dụng của đá mác ma .......................................................... 25 2.3.4.1. Đá mác ma xâm nhập ..................................................................... 25 2.3.4.2. Đá mác ma phún xuất ..................................................................... 26 2.4. Đá trầm tích ....................................................................................................... 27 2.4.1. Khái niệm đá trầm tích .............................................................................. 27 2.4.2. Phân loại đá trầm tích ................................................................................ 27 2.4.3. Thành phần khoáng vật của đá trầm tích .................................................... 27 2.4.4. Tính chất công dụng của đá trầm tích ........................................................ 29 2.5. Đá biến chất....................................................................................................... 29 2.5.1. Khái niệm đá biến chất .............................................................................. 29 2.5.2. Phân loại đá biến chất ................................................................................ 29 2.5.3. Thành phần khoáng vật của đá biến chất.................................................... 30 2.5.4. Tính chất công dụng của đá biến chất ........................................................ 30 2.6. Hiện tượng ăn mòn đá thiên nhiên và biện pháp khắc phục ................................ 30 2.6.1. Hiện tượng ăn mòn .................................................................................... 30 2.6.2. Biện pháp khắc phục.................................................................................. 31 CHƯƠNG III. VẬT LIỆU GỐM XÂY DỰNG..................................................... 32 3.1. Khái niệm và phân loại ...................................................................................... 32 3.1.1. Khái niệm .................................................................................................. 32 3.1.2. Phân loại.................................................................................................... 32 3.2. Nguyên liệu sản xuất.......................................................................................... 33 3.2.1. Đất sét ....................................................................................................... 33 3.2.2. Phụ gia ...................................................................................................... 33 3.2.3. Men ........................................................................................................... 34 3.3. Sơ bộ quá trình sản xuất gạch ngói..................................................................... 34 3.3.1. Sơ bộ quá trình sản xuất gạch .................................................................... 34 3.3.2. Sơ bộ quá trình xuất ngói........................................................................... 35 3.3.3. Sơ bộ quá trình sản xuất ceramic ............................................................... 36 3.3.4. Sơ bộ quá trình sản xuất granít................................................................... 36 II

3.3.5. Sơ bộ quá trình sản xuất sứ ........................................................................ 37 3.4. Các sản phẩm gốm xây dựng ............................................................................. 37 3.4.1. Gạch đặc.................................................................................................... 37 3.4.2. Gạch rỗng .................................................................................................. 38 3.4.3. Ngói lợp .................................................................................................... 40 3.4.3.1. Ngói đất sét nung............................................................................ 40 3.4.3.2. Ngói tráng men ............................................................................... 41 3.4.4. Sản phẩm keramzit .................................................................................... 43 3.4.5. Một số sản phẩm khác tạo hình bằng phương pháp dẻo ............................. 44 3.4.5.1. Gạch lát lá dừa................................................................................ 44 3.4.5.2. Gạch lát đất sét nung....................................................................... 44 3.4.5.3. Gạch trang trí đất sét nung .............................................................. 45 3.4.5.4. Sản phẩm ống sành thoát nước........................................................ 45 3.4.5.5. Gạch gốm ốp lát tạo hình bằng phương pháp đùn dẻo..................... 46 3.4.6. Gạch ốp lát tạo hình bằng phương pháp ép bán khô ................................... 49 3.4.6.1. Gạch ceramic.................................................................................. 49 3.4.6.2. Gạch granít ..................................................................................... 49 3.4.7. Gạch chịu nhiệt.......................................................................................... 52 3.4.7.1. Gạch samốt..................................................................................... 52 3.4.7.2. Gạch cao alumin ............................................................................. 53 3.4.7.3. Gạch chịu lửa manhêdi ................................................................... 53 3.4.7.4. Gạch chịu lửa manhêdi spinel và manhêdi crôm ............................. 54 3.4.8. Gạch chịu axit............................................................................................ 55 3.4.9. Sản phẩm sứ vệ sinh .................................................................................. 56 CHƯƠNG IV. VẬT LIỆU KIM LOẠI.................................................................. 57 4.1. Khái niệm về vật liệu kim loại và luyện kim ...................................................... 57 4.2. Phân loại vật liệu kim loại.................................................................................. 57 4.2.1. Vật liệu kim loại đen ................................................................................. 57 4.2.2. Vật liệu kim loại màu ................................................................................ 58 4.2.3. Vật liệu kim loại hợp kim .......................................................................... 58 4.3. Các tinh chất cơ bản của vật liệu kim loại .......................................................... 58 4.3.1. Cấu trúc tinh thể kim loại........................................................................... 58 4.3.1.1. Các mạng tinh thể của kim loại....................................................... 58 4.3.1.2. Tính thù hình của kim loại .............................................................. 58 4.3.1.3. Sự kết tinh của kim loại .................................................................. 59 4.3.1.4. Cấu trúc tinh thể của kim loại đúc................................................... 60 4.3.2. Cấu tạo hợp kim và thành phần pha của sắt với cacbon.............................. 60 III

4.3.2.1. Cấu tạo hợp kim ............................................................................. 60 4.3.2.2. Thành phần pha của sắt với cacbon................................................. 60 4.3.3. Các tính chất cơ học cơ bản của vật liệu kim loại....................................... 61 4.3.3.1. Tính biến dạng................................................................................ 61 4.3.3.2. Cường độ........................................................................................ 62 4.3.3.3. Độ dai va đập.................................................................................. 62 4.3.3.4. Độ cứng.......................................................................................... 63 4.4. Vật liệu gang...................................................................................................... 63 4.4.1. Gang xám .................................................................................................. 63 4.4.2. Gang cầu ................................................................................................... 63 4.4.3. Gang dẻo ................................................................................................... 63 4.5. Vật liệu thép ...................................................................................................... 64 4.5.1. Thép cacbon kết cấu thông thường ............................................................ 64 4.5.2. Thép kết cấu hợp kim thấp......................................................................... 65 4.5.3. Thép cacbon kết cấu chất lượng tốt............................................................ 66 4.5.4. Thép đàn hồi.............................................................................................. 67 4.5.5. Các loại thép khác ..................................................................................... 68 4.5.5.1. Thép không rỉ ................................................................................. 68 4.5.5.2. Thép chịu nhiệt ............................................................................... 69 4.6. Vật liệu nhôm .................................................................................................... 69 4.6.1. Nhôm kỹ thuật ........................................................................................... 69 4.6.2. Các hợp kim nhôm nhiệt luyện .................................................................. 69 4.6.3. Các hợp kim nhôm đúc .............................................................................. 70 4.7. Vật liệu đồng ..................................................................................................... 70 4.7.1. Vật liệu đồng kỹ thuật................................................................................ 70 4.7.2. Hợp kim đồng la tông ................................................................................ 71 4.7.3. Hợp kim đồng brông.................................................................................. 71 CHƯƠNG V. CHẤT KẾT DÍNH VÔ CƠ............................................................. 73 5.1. Khái niệm về chất kết dính vô cơ ....................................................................... 73 5.2. Phân loại vật liệu chất kết dính vô cơ ................................................................. 73 5.3. Chất kết dính vôi................................................................................................ 73 5.3.1. Khái niệm về chất kết dính vôi .................................................................. 73 5.3.2. Nguyên vật liệu để sản xuất vôi ................................................................. 73 5.3.3. Sơ bộ quá trình sản xuất vôi....................................................................... 74 5.3.4. Lí thuyết về cơ chế rắn chắc của vôi .......................................................... 74 5.3.5. Các chỉ tiêu, tính chất của vôi .................................................................... 75 5.3.6. Công dụng của các sản phẩm vôi ............................................................... 76 IV

5.3.7. Bảo quản và an toàn sử dụng ..................................................................... 76 5.4. Chất kết dính thạch cao...................................................................................... 76 5.4.1. Khái niệm về chất kết dính thạch cao......................................................... 76 5.4.2. Nguyên vật liệu để sản xuất thạch cao ....................................................... 76 5.4.3. Sơ bộ quá trình sản xuất chất kết dính thạch cao ........................................ 76 5.4.4. Lí thuyết về cơ chế rắn chắc của chất kết dính thạch cao ........................... 77 5.4.5. Các chỉ tiêu, tính chất của chất kết dính thạch cao ..................................... 77 5.4.5.1. Khối lượng riêng, khối lượng thể tích ............................................. 77 5.4.5.2. Độmịn ............................................................................................ 77 5.4.5.3. Hàm lượng của thạch cao................................................................ 77 5.4.6. Công dụng của chất kết dính thạch cao ...................................................... 78 5.4.7. Bảo quản và an toàn sử dụng chất kết dính thạch cao................................. 78 5.5. Chất kết dính manhê .......................................................................................... 78 5.5.1. Khái niệm về chất kết dính manhê ............................................................. 78 5.5.2. Nguyên vật liệu để sản xuất chất kết dính manhê....................................... 78 5.5.3. Sơ bộ quá trình sản xuất chất kết dính manhê ............................................ 78 5.5.4. Lí thuyết về cơ chế rắn chắc của chất kết dính manhê................................ 78 5.5.5. Các chỉ tiêu, tính chất của chất kết dính manhê.......................................... 79 5.5.6. Công dụng của chất kết dính manhê........................................................... 79 5.5.7. Bảo quản và an toàn sử dụng ..................................................................... 79 5.6. Thủy tinh lỏng ................................................................................................... 79 5.6.1. Khái niệm về chất kết dính thủy tinh lỏng.................................................. 79 5.6.2. Nguyên vật liệu để sản xuất thủy tinh lỏng ................................................ 79 5.6.3. Sơ bộ quá trình sản xuất thủy tinh lỏng...................................................... 80 5.6.4. Lí thuyết về cơ chế rắn chắc của thủy tinh lỏng ......................................... 80 5.6.5. Các chỉ tiêu, tính chất của thủy tinh lỏng ................................................... 80 5.6.6. Công dụng của thủy tinh lỏng .................................................................... 80 5.6.7. Bảo quản và an toàn sử dụng ..................................................................... 81 5.7. Xi măng Poóc lăng............................................................................................. 81 5.7.1. Khái niệm về xi măng và chất kết dính xi măng Poóc lăng ........................ 81 5.7.2. Phân loại chất kết dính xi măng Poóc lăng................................................. 82 5.7.2.1. Phân loại xi măng Poóc lăng trên cơ sở clanhke.............................. 82 5.7.2.2. Phân loại xi măng Poóc lăng theo cường độ nén ............................. 82 5.7.2.3. Phân loại xi măng Poóc lăng theo tốc độ đóng rắn .......................... 82 5.7.2.4. Phân loại xi măng Poóc lăng theo thời gian đông kết ...................... 83 5.7.3. Nguyên vật liệu sản xuất xi măng Poóc lăng.............................................. 83 5.7.4. Sơ bộ về quá trình sản xuất và clanhke của xi măng Poóc lăng .................. 85 V

5.7.4.1. Sơ bộ quá trình sản xuất xi măng Poóc lăng.................................... 85 5.7.4.2. Các loại clanhke xi măng Poóc lăng................................................ 87 5.7.4.3. Thành phần hóa học của clanhke xi măng Poóc lăng....................... 87 5.7.4.4. Thành phần khoáng của clanhke xi măng Poóc lăng ....................... 88 5.7.5. Lí thuyết về cơ chế rắn chắc của xi măng Poóc lăng .................................. 89 5.7.5.1. Phản ứng thủy hóa của xi măng Poóc lăng ...................................... 89 5.7.5.2. Quá trình rắn chắc của xi măng Poóc lăng ...................................... 90 5.7.6. Các tính chất của xi măng Poóc lăng.......................................................... 90 5.7.6.1. Khối lượng riêng, khối lượng thể tích của xi măng Poóc lăng ......... 90 5.7.6.2. Độ mịn của xi măng Poóc lăng ....................................................... 90 5.7.6.3. Lượng nước tiêu chuẩn của xi măng Poóc lăng ............................... 90 5.7.6.4. Thời gian đông kết của xi măng Poóc lăng...................................... 91 5.7.6.5. Độ ổn định thể tích của xi măng Poóc lăng ..................................... 91 5.7.6.6. Sự tỏa nhiệt thủy hóa của xi măng Poóc lăng .................................. 91 5.7.6.7. Mác của xi măng Poóc lăng ............................................................ 93 5.7.7. Đá xi măng và các biện pháp chống bị ăn mòn cho đá xi măng.................. 94 5.7.8. Các chỉ tiêu quy định của một số loại xi măng Poóc lăng........................... 94 5.7.8.1. Xi măng Poóc lăng ......................................................................... 94 5.7.8.2. Xi măng Poóc lăng bền sun phát ..................................................... 95 5.7.8.3. Xi măng giếng khoan dầu khí ......................................................... 97 5.7.8.4. Xi măng Poóc lăng ít toả nhiệt ........................................................ 98 5.7.8.5. Xi măng Poóc lăng trắng................................................................. 99 5.7.8.6. Xi măng Poóc lăng hỗn hợp.......................................................... 100 5.7.9. Bảo quản và an toàn sử dụng xi măng Poóc lăng ..................................... 100 CHƯƠNG VI. BÊ TÔNG..................................................................................... 102 6.1. Khái niệm ........................................................................................................ 102 6.2. Phân loại.......................................................................................................... 102 6.2.1. Phân loại theo khối lượng thể tích............................................................ 102 6.2.2. Phân loại theo chất kết dính sử dụng........................................................ 102 6.2.3. Phân loại theo hình thức tạo hình sản phẩm bê tông................................. 102 6.2.4. Phân loại theo công dụng hoặc tính chất của bê tông ............................... 102 6.2.5. Phân loại theo đặc điểm cốt liệu của bê tông............................................ 103 6.2.6. Phân loại theo mác, cấp cường độ của bê tông ......................................... 103 6.3. Nguyên vật liệu chế tạo bê tông ....................................................................... 103 6.3.1. Xi măng................................................................................................... 103 6.3.2. Cốt liệu nhỏ ............................................................................................. 104 6.3.3. Cốt liệu lớn.............................................................................................. 106 VI

6.3.4. Nước........................................................................................................ 108 6.3.5. Phụ gia .................................................................................................... 109 6.3.5.1. Phụ gia hóa học ............................................................................ 109 6.3.5.2. Phụ gia khoáng ............................................................................. 109 6.4. Tính chất cơ bản của hỗn hợp bê tông .............................................................. 109 6.4.1. Độ sụt của hỗn hợp bê tông nặng ............................................................. 109 6.4.2. Độ cứng của hỗn hợp bê tông nặng.......................................................... 110 6.4.3. Hàm lượng bọt khí của hỗn hợp bê tông nặng.......................................... 110 6.4.4. Thời gian đông kết của hỗn hợp bê tông nặng.......................................... 110 6.4.5. Độ chảy loang, thời gian chảy loang của hỗn hợp bê tông tự lèn.............. 111 6.4.6. Thời gian chảy qua phễu V của hỗn hợp bê tông tự lèn............................ 112 6.4.7. Tỉ lệ chảy qua hộp L của hỗn hợp bê tông tự lèn...................................... 112 6.4.8. Độ chảy loang qua vòng J, khả năng chảy qua vòng J của hỗn hợp bê tông tự lèn ......................................................................................................... 113 6.5. Tính chất cơ bản của bê tông............................................................................ 114 6.5.1. Cường độ của bê tông nặng ..................................................................... 114 6.5.1.1. Cường độ nén của bê tông nặng .................................................... 114 6.5.1.2. Cường độ kéo khi uốn của bê tông nặng ....................................... 115 6.5.1.3. Cường độ kéo khi bửa của bê tông nặng ....................................... 116 6.5.2. Độ chống thấm nước của bê tông nặng, mác chống thấm của bê tông thủy công ................................................................................................................. 117 6.5.3. Mác ......................................................................................................... 118 6.5.4. Cấp độ bền............................................................................................... 118 6.5.5. Mô đun đàn hồi khi nén tĩnh của bê tông nặng......................................... 119 6.5.6. Hệ số dãn nở nhiệt, hệ số nở ngang, mô đun đàn hồi ngang ..................... 120 6.6. Tính toán thành phần bê tông ........................................................................... 120 6.6.1. Khái niệm ................................................................................................ 120 6.6.2. Tính toán sơ bộ thành phần bê tông theo B.I.Bolomay – Skramtaev ........ 121 6.6.2.1. Chọn độ sụt hỗn hợp bê tông ........................................................ 121 6.6.2.2. Xác định khối lượng nước ............................................................ 122 6.6.2.3. Tỉ lệ xi măng - nước ..................................................................... 124 6.6.2.4. Khối lượng xi măng ...................................................................... 125 6.6.2.5. Khối lượng cốt liệu lớn ................................................................. 126 6.6.2.6. Khối lượng cốt liệu nhỏ ................................................................ 128 6.6.2.7. Cấp phối sơ bộ.............................................................................. 129 6.6.3. Hệ số sản lượng của bê tông .................................................................... 129 6.6.4. Thành phần phối liệu khi hiệu chỉnh độ ẩm của cốt liệu........................... 129 VII

6.7. Phương pháp xác định cường độ của bê tông ................................................... 132 6.7.1. Phương pháp phá hủy .............................................................................. 132 6.7.1.1. Xác định cường độ nén của bê tông nặng...................................... 133 6.7.1.2. Xác định cường độ kéo khi uốn và cường độ kéo dọc trục của bê tông nặng.............................................................................................. 133 6.7.1.3. Xác định cường độ kéo khi bửa của bê tông nặng ......................... 133 6.7.2. Phương pháp phá hủy một phần............................................................... 133 6.7.2.1. Phương pháp xác định cường độ kéo nhổ...................................... 134 6.7.2.2. Phương pháp khoan lấy mẫu ......................................................... 134 6.7.3. Phương pháp không phá hủy.................................................................... 134 6.7.3.1. Phương pháp bằng vận tốc xung siêu âm ...................................... 134 6.7.3.2. Phương pháp súng bật nẩy ............................................................ 135 6.7.3.3. Phương pháp sử dụng kết hợp máy đo siêu âm và súng bật nẩy .... 135 CHƯƠNG VII. VẬT LIỆU VỮA......................................................................... 136 7.1. Khái niệm ........................................................................................................ 136 7.2. Phân loại.......................................................................................................... 136 7.2.1. Vữa xây dựng .......................................................................................... 136 7.2.1.1.

7.2.1.2.

7.2.1.3.

7.2.1.4.

Phân loại theo khối lượng thể tích................................................ 136 Phân loại theo chất kết dính ......................................................... 136 Phân loại theo mục đích sử dụng.................................................. 136 Phân loại theo mác vữa ................................................................ 137

7.2.2. Vữa thủy công ......................................................................................... 137 7.2.2.1. Phân loại theo vị trí của vữa trong công trình................................ 137 7.2.2.2. Phân loại theo tính chất sử dụng ................................................... 137 7.2.2.3. Phân loại theo khả năng chống thấm nước .................................... 137 7.2.2.4. Phân loại theo mác vữa ................................................................. 137 7.2.3. Vữa chịu lửa ............................................................................................ 137 7.2.3.1. Vữa sa mốt ................................................................................... 137 7.2.3.2. Vữa cao alumin............................................................................. 137 7.2.3.3. Vữa manhêdi ................................................................................ 138 7.2.4. Vữa chịu axit ........................................................................................... 138 7.2.5. Vữa cho bê tông nhẹ ................................................................................ 138 7.2.6. Vữa dán gạch........................................................................................... 138 7.2.7. Vữa xi măng khô trộn sẵn không co......................................................... 138 7.3. Nguyên vật liệu chế tạo vữa xây dựng, vữa thủy công...................................... 138 7.3.1. Chất kết dính ........................................................................................... 138 7.3.2. Nước........................................................................................................ 139 VIII

7.3.3. Cốt liệu nhỏ ............................................................................................. 139 7.3.4. Phụ gia .................................................................................................... 140 7.4. Tính chất cơ bản của hỗn hợp vữa .................................................................... 140 7.4.1. Độ lưu động của vữa xây dựng bằng phương pháp bàn dằn ..................... 140 7.4.2. Khả năng giữ độ lưu động của vữa xây dựng ........................................... 140 7.4.3. Thời gian bắt đầu đông kết của vữa xây dựng .......................................... 141 7.4.4. Độ xuyên côn của vữa thủy công bằng phương pháp xuyên côn .............. 141 7.4.5. Thời gian chảy của vữa thủy công bằng phương pháp dùng phễu chảy .... 141 7.4.6. Độ chảy của vữa xi măng khô trộn sẵn không co bằng nhớt kế Suttard .... 141 7.4.7. Hàm lượng bọt khí trong vữa xi măng ..................................................... 141 7.5. Các tính chất cơ bản của vữa ............................................................................ 142 7.5.1. Khối lượng thể tích mẫu vữa xây dựng đóng rắn...................................... 142 7.5.2. Cường độ uốn và nén của vữa xây dựng đã đóng rắn ............................... 142 7.5.3. Độ hút nước của vữa xây dựng đã đóng rắn ............................................. 142 7.5.4. Khả năng chống thấm, độ chống thấm của vữa thủy công........................ 142 7.6. Thiết kế cấp phối vữa....................................................................................... 143 7.6.1. Tính toán sơ bộ thành phần vữa ............................................................... 143 7.6.1.1. Tính toán thành phần vữa xi măng và xi măng vôi ........................ 143 7.6.1.2. Tính toán thành phần vữa bơm cho bó thép trong dầm dự ứng lực............................................................................................................ 144 7.6.1.3. Tra bảng tính sẵn thành phần vữa.................................................. 144 7.6.2. Thí nghiệm điều chỉnh........................................................................ 144 7.6.3. Biểu thị cấp phối vữa.......................................................................... 145 CHƯƠNG VIII. VẬT LIỆU GỖ XÂY DỰNG.................................................... 147 8.1. Khái niệm về vật liệu gỗ .................................................................................. 147 8.2. Phân loại vật liệu gỗ......................................................................................... 147 8.2.1. Phân loại nhóm gỗ theo tính chất cơ lý .................................................... 147 8.2.2. Phân loại gỗ tròn theo đường kính và chiều dài........................................ 147 8.2.3. Phân loại gỗ tròn theo giới hạn cho phép của khuyết tật........................... 148 8.2.4. Phân loại gỗ xẻ theo mục đích sử dụng .................................................... 150 8.3. Tính chất vật lý của gỗ..................................................................................... 151 8.3.1. Khối lượng riêng ..................................................................................... 151 8.3.2. Độ ẩm...................................................................................................... 151 8.3.3. Khối lượng thể tích .................................................................................. 151 8.3.4. Độ co rút, hệ số co rút, độ dãn dài............................................................ 152 8.3.5. Độ hút ẩm, độ hút nước ........................................................................... 153 8.4. Tính chất cơ học của gỗ ................................................................................... 153 IX

8.4.1. Cường độ nén .......................................................................................... 153 8.4.2. Cường độ kéo .......................................................................................... 154 8.4.3. Cường độ uốn .......................................................................................... 155 8.4.4. Độ bền uốn va đập ................................................................................... 156 8.4.5. Cường độ trượt và cắt .............................................................................. 157 8.4.6. Sức chống tách ........................................................................................ 158 8.4.7. Độ cứng tĩnh, độ cứng va đập .................................................................. 158 8.4.8. Mô đun đàn hồi........................................................................................ 159 8.5. Bảo quản và an toàn sử dụng............................................................................ 159 CHƯƠNG IX. BÊ TÔNG ATPHAN ................................................................... 161 9.1. Khái niệm ........................................................................................................ 161 9.2. Phân loại.......................................................................................................... 161 9.2.1. Phân loại theo cỡ hạt lớn nhất danh định của cấp phối đá ........................ 161 9.2.2. Phân loại theo độ rỗng còn dư.................................................................. 162 9.2.3. Phân loại theo độ rỗng hỗn hợp cốt liệu khoáng....................................... 162 9.3. Nguyên vật liệu chế tạo.................................................................................... 162 9.3.1. Nhựa đường............................................................................................. 162 9.3.2. Đá dăm .................................................................................................... 164 9.3.3. Cát........................................................................................................... 166 9.3.4. Bột khoáng .............................................................................................. 166 9.4. Các quy định về chỉ tiêu cơ lý của bê tông atphan ............................................ 167 9.4.1. Các quy định về chỉ tiêu cơ lý của bê tông nhựa chặt rải nóng ................. 167 9.4.2. Các quy định về chỉ tiêu cơ lý của bê tông nhựa rỗng rải nóng ................ 168 9.4.3. Quy định về thành phần cấp phối cỡ hạt của bê tông nhựa rải nóng ......... 169 9.5. Thiết kế thành phần bê tông atphan.................................................................. 170 9.5.1. Thiết kế theo phương pháp Liên bang Nga .............................................. 170 9.5.1.1. Thiết kế hỗn hợp các cốt liệu ........................................................ 170 9.5.1.2. Xác định lượng bitum tối ưu ......................................................... 172 9.5.2. Thiết kế theo phương pháp Marshall........................................................ 173 9.5.2.1. Thiết kế hỗn hợp các cốt liệu........................................................... 173 9.5.2.2. Xác định lượng bitum tối ưu............................................................ 174 9.6. Sơ bộ quá trình chế tạo bê tông atphan............................................................. 174 CHƯƠNG X. CÁC VẬT LIỆU KHÁC ............................................................... 176 10.1. Vật liệu kính .................................................................................................. 176 10.1.1. Khái niệm .............................................................................................. 176 10.1.2. Nguyên tắc chế tạo ................................................................................ 176 10.1.3. Tính chất cơ bản của vật liệu kính.......................................................... 176 X

10.1.4. Các loại kính phẳng ............................................................................... 177 10.1.5. Các sản phẩm thủy tinh.......................................................................... 178 10.2. Vật liệu sơn.................................................................................................... 178 10.2.1. Khái niệm .............................................................................................. 178 10.2.2. Thành phần của sơn ............................................................................... 178 10.2.3. Các loại sơn ........................................................................................... 179 10.2.4. Vecni ..................................................................................................... 180 10.2.5. Vật liệu phụ ........................................................................................... 181 10.2.6. Sử dụng sơn........................................................................................... 181 10.3. Chất kết dính hữu cơ ...................................................................................... 182 10.3.1. Khái niệm .............................................................................................. 182 10.3.2. Phân loại chất kết dính hữu cơ ............................................................... 182 10.3.3. Tính chất cơ bản của bitum.................................................................... 183 10.3.4. Sử dụng và bảo quản bitum.................................................................... 183 10.4. Vật liệu polymer ............................................................................................ 183 10.4.1. Thủy tinh hữu cơ ................................................................................... 183 10.4.2. Epoxi ..................................................................................................... 184 10.5. Các sản phẩm khi sản xuất có sử dụng xi măng Poóc lăng ............................. 185 10.5.1. Gạch xi măng lát nền ............................................................................. 185 10.5.2. Ngói xi măng cát ................................................................................... 185 10.5.3. Gạch lát granito ..................................................................................... 186 10.5.4. Gạch lát terazo....................................................................................... 186 10.5.5. Gạch bê tông tự chèn ............................................................................. 186 10.5.6. Gạch bê tông.......................................................................................... 186 10.5.7. Blôc bê tông nhẹ.................................................................................... 187 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC PHỤ LỤC A. BẢNG LIÊN HỆ GIỮA CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐỘ DÀI PHỤ LỤC B. BẢNG LIÊN HỆ GIỮA CÁC ĐẠI LƯỢNG ÁP SUẤT

XI

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT

VIẾT TẮT

KHÔNG VIẾT TẮT

1

BTNC

Bê tông nhựa chặt

2

BTNR

Bê tông nhựa rỗng

3

STT

Số thứ tự

4

TCN

Tiêu chuẩn ngành

5

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

6

TCXD

Tiêu chuẩn xây dựng

7

TCXDVN

Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam

8

ASTM

Hiệp hội vật liệu và thử nghiệm Hoa Kỳ (American Society for Testing and Materials) Hiệp hội Quốc gia về đường bộ và vận tải Hoa Kỳ

9

AASHTO

(American Association of State Highway and Transportation Officials)

XII

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Khối lượng riêng của một số vật liệu ..........................................................2 Bảng 1.2. Khối lượng thể tích của một số vật liệu.......................................................3 Bảng 1.3. Độ co của một số vật liệu............................................................................8 Bảng 1.4. Nhiệt dung riêng của một số vật liệu...........................................................9 Bảng 1.5. Hệ số dẫn nhiệt của một số vật liệu ........................................................... 10 Bảng 1.6. Bảng hệ số giãn nở nhiệt của một số vật liệu............................................. 12 Bảng 1.7. Bảng mô đun đàn hồi của một số vật liệu.................................................. 14 Bảng 1.8. Bảng cường độ và kích thước mẫu chuẩn của một số vật liệu ................... 16 Bảng 1.9. Bảng độ cứng bằng thang Morh, gồm có 10 khoáng vật mẫu .................... 17 Bảng 1.10. Bảng hệ số phẩm chất của một số vật liệu ............................................... 21 Bảng 3.1. Cường độ nén và uốn gạch đặc đất sét nung.............................................. 38 Bảng 3.2. Cường độ nén và uốn gạch rỗng đất sét nung ............................................ 39 Bảng 3.3. Quy định kiểu và kích thước cơ bản của ngói đất sét nung ........................ 40 Bảng 3.4. Quy định các tật ngoại quan của ngói đất sét nung .................................... 40 Bảng 3.5. Quy định chỉ tiêu cơ lý của ngói đất sét nung............................................ 41 Bảng 3.6. Quy định chỉ tiêu cơ lý hóa của ngói đất sét nung tráng men..................... 42 Bảng 3.7. Quy định kiểu và kích thước của ngói gốm tráng men............................... 42 Bảng 3.8. Quy định khuyết tật ngoại quan của ngói gốm tráng men.......................... 42 Bảng 3.9. Quy định các chỉ tiêu cơ lý hóa của ngói gốm tráng men .......................... 43 Bảng 3.10. Sự tương ứng mác theo độ bền trong xi lanh và mác theo khối lượng thể tích..................................................................................................................... 43 Bảng 3.11. Quy định các chỉ tiêu cơ lý của gạch lát lá dừa........................................ 44 Bảng 3.12. Quy định các chỉ tiêu cơ lý của gạch lát đất sét nung .............................. 45 Bảng 3.13. Quy định các chỉ tiêu của ống sành thoát nước và phụ tùng .................... 46 Bảng 3.14. Kích thước cơ bản của gạch gốm ốp lát đùn dẻo ................................... 47 Bảng 3.15. Các chỉ tiêu cơ lý hóa của gạch ốp lát đùn dẻo ........................................ 47 Bảng 3.16. Quy định các chỉ tiêu cơ lý hóa của gạch gốm ốp lát ép bán khô ............. 50 Bảng 3.17. Quy định các chỉ tiêu hóa lý của gạch chịu lửa samốt ............................. 52 Bảng 3.18. Quy định các chỉ tiêu cơ lý của gạch cao alumin ..................................... 53 Bảng 3.19. Quy định các chỉ tiêu cơ lý hóa của gạch manhêdi .................................. 54 Bảng 3.20. Quy định các chỉ tiêu chất lượng của gạch MS và MCr........................... 54 Bảng 3.21. Quy định các chỉ tiêu cơ lý hóa của gạch chịu axit .................................. 55 Bảng 5.1. Hạng đá canxi cacbonat theo thành phần hóa học ..................................... 74 Bảng 5.2. Phân loại vôi cục và vôi bột nhiền............................................................. 75 Bảng 5.3. Phân loại vôi hyđrat .................................................................................. 75 XIII

Bảng 5.4. Tên gọi và ký hiệu quy ước đối với các loại xi măng Poóc lăng ................ 83 Bảng 5.5. Quy định thành phần hóa học của đá vôi................................................... 84 Bảng 5.6. Quy định thành phần hóa học của hỗn hợp sét .......................................... 84 Bảng 5.7. Yêu cầu kỹ thuật của thạch cao thiên nhiên sản xuất xi măng ................... 85 Bảng 5.8. Yêu cầu kỹ thuật của thạch cao nhân tạo sản xuất xi măng ....................... 85 Bảng 5.9. Quy định chỉ tiêu chất lượng của phụ gia khoáng cho xi măng.................. 85 Bảng 5.10. Hệ số phát nhiệt của các khoáng xi măng................................................ 93 Bảng 5.11. Cấp phối hạt của cát chuẩn ISO .............................................................. 94 Bảng 5.12. Các chỉ tiêu chất lượng của xi măng Poóc lăng ....................................... 95 Bảng 5.13. Các chỉ tiêu cơ lý của xi măng Poóc lăng bền sun phát ........................... 95 Bảng 5.14. Thành phần hóa học, khoáng vật của xi măng giếng khoan ..................... 97 Bảng 5.15. Chỉ tiêu cơ lý của xi măng giếng khoan chủng loại G ............................. 97 Bảng 5.16. Các chỉ tiêu chất lượng của xi măng Poóc lăng ít toả nhiệt...................... 98 Bảng 5.17. Các chỉ tiêu chất lượng của xi măng Poóc lăng trắng .............................. 99 Bảng 5.18. Các chỉ tiêu chất lượng của xi măng Poóc lăng hỗn hợp........................ 100 Bảng 6.1. Thành phần hạt của cát ........................................................................... 105 Bảng 6.2. Thành phần hạt của cát nghiền ................................................................ 106 Bảng 6.3. Thành phần hạt của cốt liệu lớn .............................................................. 107 Bảng 6.4. Hàm lượng tối đa cho phép của muối hòa tan, ion sunfat, ion clorua và cặn không tan trong nước trộn bê tông và vữa ................................................... 108 Bảng 6.5. Yêu cầu về độ chảy loang ....................................................................... 112 Bảng 6.6. Yêu cầu về độ nhớt theo t 500 ................................................................... 112

Bảng 6.7. Yêu cầu về độ nhớt theo t v ..................................................................... 112 Bảng 6.8. Yêu cầu về khả năng chảy qua hộp L ...................................................... 113 Bảng 6.9. Yêu cầu về khả năng chảy qua vòng J..................................................... 114 Bảng 6.10. Hệ số tính đổi kết quả thử nén αbt ......................................................... 114 Bảng 6.11. Hệ số β bt .............................................................................................. 115 Bảng 6.12. Hệ số tính đổi cường độ kéo khi uốn γ bt ............................................... 116 Bảng 6.13. Quy định mác chống thấm của bê tông thủy công ................................. 117 Bảng 6.14. Mác bê tông trên cơ sở cường độ nén.................................................... 118 Bảng 6.15. Cấp độ bền chịu nén và cường độ nén trung bình của mẫu thử chuẩn.... 119 Bảng 6.16. Độ sụt cho dạng kết cấu bê tông hoặc công nghệ thi công đặc biệt........ 122 Bảng 6.17. Lượng nước trộn ban đầu cần cho 1m3 bê tông, lít (Dmax: 10, 20).......... 122 Bảng 6.18. Lượng nước trộn ban đầu cần cho 1m3 bê tông, lít (Dmax: 40, 70).......... 123 Bảng 6.19. Hệ số chất lượng vật liệu cho bê tông sử dụng cát thiên nhiên .............. 124 Bảng 6.20. Tỉ lệ X/N tối thiểu đối với bê tông chống thấm ..................................... 125 XIV

Bảng 6.21. Tỉ lệ X/N tối thiểu cho bê tông kết cấu trong nước mềm ....................... 125 Bảng 6.22. Tỉ lệ X/N tối thiểu cho bê tông kết cấu trong môi trường ven biển ........ 125 Bảng 6.23. Hệ số dư vữa, k d , dùng cho hỗn hợp bê tông dẻo có độ sụt từ 2 ÷ 12cm, cốt liệu lớn là đá dăm (Nếu dùng sỏi, k d tra bảng cộng thêm 0,06) ......... 127 Bảng 7.1. Chọn loại xi măng theo điều kiện kết cấu công trình............................... 139 Bảng 7.2. Thời gian giữ áp lực quy định ................................................................. 142 Bảng 7.3. Trị số K p đối với vữa chống thấm .......................................................... 143 Bảng 7.4. Trị số K v theo loại xi măng và mô đun độ lớn của cát............................ 143 Bảng 7.5. Thể tích nước và khối lượng xi măng cho 1m3 vữa................................. 144 Bảng 7.6. Khối lượng pha trộn 1m3 vữa hỗn hợp theo mô đun độ lớn của cát .......... 145 Bảng 8.1. Quy định ứng suất nén dọc, uốn tĩnh, kéo dọc, cắt dọc cho nhóm gỗ....... 147 Bảng 8.2. Tương quan giữa nhóm gỗ và khối lượng thể tích của gỗ ........................ 147 Bảng 8.3. Quy định đường kính và chiều dài cho gỗ tròn........................................ 148 Bảng 8.4. Quy định giới hạn cho phép của khuyết tật cho gỗ .................................. 148 Bảng 8.5. Quy định chiều rộng và chiều dày của gỗ xẻ ........................................... 150 Bảng 9.1. Các chỉ tiêu chất lượng của bitum ........................................................... 163 Bảng 9.2. Các chỉ tiêu cơ lý quy định cho đá dăm................................................... 165 Bảng 9.3. Các chỉ tiêu cơ lý quy định cho cát ......................................................... 166 Bảng 9.4. Các chỉ tiêu cơ lý quy định cho bột khoáng............................................. 167 Bảng 9.5. Chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu với bê tông nhựa chặt rải nóng ........................ 168 Bảng 9.6. Chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu với bê tông nhựa rỗng rải nóng........................ 168 Bảng 9.7. Cấp phối hỗn hợp cốt liệu bê tông nhựa chặt........................................... 169 Bảng 9.8. Cấp phối hỗn hợp cốt liệu bê tông nhựa rỗng .......................................... 170

XV

DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1. Bình khối lượng riêng sử dụng xác định cho vật liệu xi măng .....................2 Hình 1.2. Nguyên lý thử độ cứng Brinell .................................................................. 18 Hình 1.3. Máy mài kiểu ЛКИ-2, ЛКИ-3................................................................... 19 Hình 1.4. Nguyên lý thử độ hao mòn của máy Los Angeles...................................... 20 Hình 3.1. Gạch rỗng 2 lỗ, gạch rỗng 4 lỗ và gạch rỗng 6 lỗ....................................... 39 Hình 3.2. Ngói lợp có rãnh và hai loại ngói úp.......................................................... 40 Hình 3.3. Một số loại ngói đất sét nung có tráng men ............................................... 41 Hình 3.4. Gạch lát lá dừa .......................................................................................... 44 Hình 3.5. Gạch trang trí đất sét nung loại hoa mai và loại hoa thị ............................. 45 Hình 3.6. Ống sành thoát nước.................................................................................. 46 Hình 3.7. Hình dạng gạch chẻ và gạch đơn ............................................................... 46 Hình 6.1. Cách đo độ sụt của hỗn hợp bê tông nặng................................................ 110 Hình 6.2. Tấm nền .................................................................................................. 111 Hình 6.3. Mô hình xác định độ chống thấm nước của bê tông nặng ........................ 117 Hình 7.1. Bàn dằn xác định độ lưu động của vữa tươi............................................. 140 Hình 7.2. Dụng cụ xuyên côn.................................................................................. 141

XVI

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU I. Các đặc trưng hình học D HB : Đường kính viên bi thép Brinell; H 1 : Chiều dày trung bình ở phần đứng của hỗn hợp bê tông tự lèn trong hộp L; H 2 : Chiều dày trung bình ở phần ngang của hỗn hợp bê tông tự lèn trong hộp L; F : Diện tích chịu lực nén, hoặc chịu kéo khi bửa của viên mẫu;

F0 : Tiết diện ban đầu của mẫu vật liệu kim loại; FHB : Diện tích chịu lực của chỏm cầu Brinell; Fk : Tiết diện khi có biến dạng thắt của mẫu vật liệu kim loại; L sa : Chiều dài đường truyền xung siêu âm;

S : Tiết diện ngang của mẫu vật liệu; Sdn : Tiết diện tấm vật liệu xác định nhiệt lượng truyền qua; Sk : Tiết diện mẫu vật liệu kim loại bị phá hủy khi xác định độ dai va đập; Sk.w : Tiết diện mẫu gỗ bị phá hủy khi xác định độ bền uốn va đập; Sth : Tiết diện bề mặt thấm nước qua mẫu vật liệu;

Stk : Tiết diện của bề mặt thấm khí qua mẫu vật liệu; V0 : Thể tích tự nhiên; VH : Thể tích hồ xi măng; V0.N : Thể tích nước ban đầu cho 1m 3 bê tông; V0.k : Thể tích tự nhiên khi khô; V0.w : Thể tích mẫu gỗ ứng với trị số độ ẩm w ; Va : Thể tích hoàn toàn đặc; Vhv : Thể tích hồ vôi (1400 kg m 3 ) dùng cho 1m3 cát; Vn : Thể tích nước trong mẫu vật liệu; Vn.th : Thể tích nước thấm qua; Vr : Thể tích rỗng;

Vρ.tk : Lượng khí thấm qua; Y0 : Độ co rút của mẫu gỗ theo thể tích; Yr : Độ co rút của mẫu gỗ theo phương xuyên tâm; Yt : Độ co rút của mẫu gỗ theo phương tiếp tuyến;

a : Kích thước chiều dài khi xác định trên mẫu; a1 : Khích thước chiều dài của mẫu gỗ đo sau khi sấy khô; XVII

a th : Chiều dày mẫu vật liệu xác định tính thấm nước qua; a tk : Chiều dày mẫu vật liệu xác định tính thấm khí qua; a dn : Chiều dày dẫn nhiệt qua của vật liệu;

b : Kích thước chiều rộng khi xác định trên mẫu; b1 : Khích thước chiều rộng của mẫu gỗ đo sau khi sấy khô; d : Kích thước đường kính khi xác định trên mẫu;

d HB : Đường kính vết lõm bi thép Brinell vào của vật liệu; d max : Đường kính lớn nhất;

d vg : Đường kính vuông góc với đường kính lớn nhất;

h : Kích thước chiều cao khi xác định trên mẫu; l : Khoảng cách giữa các gối, nhịp dầm; l bđ : Chiều dài ban đầu của mẫu vật liệu; l t : Chiều dài vật liệu ở t o C ;

l0 : Chiều dài vật liệu ở 0 o C ; ∆l : Giá trị biến dạng tuyệt đối của mẫu vật liệu; ∆l đh : Giá trị biến dạng tuyệt đối ứng với tải trọng Pđh ;

∆ln,k : Giá trị biến dạng tuyệt đối ứng với tải trọng Pn, k ; δ : Độ giãn dài tương đối của vật liệu kim loại;

ψ : Độ thắt tương đối của vật liệu kim loại; II. Các đặc trưng vật lý A1.CL : Hệ số chất lượng vật liệu tính sơ bộ thành phần bê tông khi tỉ số X/N > 2,5; A CL : Hệ số chất lượng vật liệu tính sơ bộ thành phần bê tông khi tỉ số X/N ≤ 2,5;

A i : Lượng sót tích lũy ký hiệu là trên các sàng i mm;

C : Khối lượng khô của cốt liệu nhỏ trong 1m 3 bê tông; C BH : Hệ số bão hòa nước của vật liệu; C w : Khối lượng ẩm của cốt liệu nhỏ cho 1m 3 bê tông; D : Khối lượng khô của cốt liệu lớn trong 1m 3 bê tông;

D max : Kích thước hạt lớn nhất của cốt liệu lớn; D min : Kích thước hạt nhỏ nhất của cốt liệu lớn; D w : Khối lượng ẩm của cốt liệu lớn cho 1m 3 bê tông; H p : Độ hút nước theo khối lượng; H p.BH : Độ hút nước bão hòa theo khối lượng; XVIII

H v : Độ hút nước theo thể tích; H v.BH : Độ hút nước bão hòa theo thể tích; K 0 : Hệ số co rút của mẫu gỗ theo thể tích; K bh : Hệ số bão hòa vôi; K r : Hệ số co rút của mẫu gỗ theo phương xuyên tâm; K t : Hệ số co rút của mẫu gỗ theo phương tiếp tuyến; M dl : Mô đun độ lớn của cốt liệu nhỏ;

N : Khối lượng nước ban đầu cho 1m 3 bê tông; N SD : Khối lượng nước sử dụng trong 1m 3 bê tông; N X : Tỉ lệ khối lượng của nước trên xi măng;

PG : Khối lượng phụ gia sử dụng trong 1m 3 bê tông; PL : Tỉ lệ chảy qua hộp L; P0.071 : Lượng lọt qua sàng cỡ sàng 0,071 mm của hỗn hợp cốt liệu; P5 : Lượng lọt qua sàng cỡ sàng 5 mm của hỗn hợp cốt liệu; P5.Đ A : Lượng lọt qua sàng cỡ sàng 5 mm của đá dăm;

P0,071.BOT : Lượng lọt qua sàng cỡ sàng 0,071 mm của bột khoáng; Pi : Lượng lọt qua sàng cỡ sàng i (mm) của hỗn hợp cốt liệu; Pi.A : Lượng lọt qua sàng cỡ sàng i (mm) của loại cốt liệu A; Pi.B : Lượng lọt qua sàng cỡ sàng i (mm) của loại cốt liệu B;

Pi.BOT : Lượng lọt qua sàng cỡ sàng i (mm) của bột khoáng; Pi.C : Lượng lọt qua sàng cỡ sàng i (mm) của loại cốt liệu C; Pi.CAT : Lượng lọt qua sàng cỡ sàng i (mm) của cát; Pi.D : Lượng lọt qua sàng cỡ sàng i (mm) của loại cốt liệu D; Pi.Đ A : Lượng lọt qua sàng cỡ sàng i (mm) của đá dăm; Pi.MAT : Lượng lọt qua sàng cỡ sàng i (mm) của mạt đá; Pi.max : Lượng lớn nhất lọt qua sàng cỡ sàng i (mm) của hỗn hợp cốt liệu; Pi.min : Lượng nhỏ nhất lọt qua sàng cỡ sàng i (mm) của hỗn hợp cốt liệu;

SF : Độ chảy loang; SJ : Độ chảy loang qua vòng J; W : Mác chống thấm của bê tông thủy công; Wa : Độ ẩm của vật liệu; Wa.C : Độ ẩm của cốt liệu nhỏ; XIX

Wa.D : Độ ẩm của cốt liệu lớn; X : Khối lượng khô của xi măng trong 1m 3 bê tông;

X v : Khối lượng xi măng dùng cho 1m 3 cát; X N : Tỉ lệ khối lượng của xi măng trên nước; đ : Độ đặc của vật liệu;

r : Độ rỗng của vật liệu; rAtphan : Độ rỗng dư của bê tông atphan; rD : Độ rỗng của cốt liệu lớn; rKh : Độ rỗng hỗn hợp cốt liệu (vật liệu khoáng) của mẫu thí nghiệm; k d : Hệ số dư vữa; k th : Hệ số thấm nước; k tk : Hệ số thấm khí;

m : Khối lượng mẫu; m N : Khối lượng nước đủ phản ứng hóa học xảy ra hoàn toàn với xi măng; max

m N : Khối lượng nước đã tham gia phản ứng hóa học với xi măng; pu

m k : Khối lượng mẫu khi khô; m l : Khối lượng của lọ; m l+ mw : Khối lượng của lọ và mẫu gỗ ẩm bên trong; m l+ mk : Khối lượng của lọ và mẫu gỗ khô bên trong; m n : Khối lượng nước trong mẫu vật liệu; m w : Khối lượng mẫu gỗ ứng với trị số độ ẩm w ;

n : Hệ số silic, mô đun silicat; p : Hệ số alumin; p A : Lượng cốt liệu A sử dụng để phối trộn, số thập phân; p B : Lượng cốt liệu B sử dụng để phối trộn, số thập phân; p BI : Lượng bitum sử dụng để phối trộn; p BOT : Lượng bột khoáng sử dụng để phối trộn; p C : Lượng cốt liệu C sử dụng để phối trộn, số thập phân; p CAT : Lượng cát sử dụng để phối trộn; p D : Lượng cốt liệu D sử dụng để phối trộn, số thập phân. p Đ A : Lượng đá dăm sử dụng để phối trộn; p MAT : Lượng mạt đá sử dụng để phối trộn; XX

t v : Thời gian chảy qua phễu V; v sa : Vận tốc xung siêu âm;

w : Giá trị độ ẩm của mẫu gỗ lúc thử; α X : Mức độ thủy hóa xi măng; α w : Hệ số hiệu chỉnh độ ẩm của mẫu gỗ; ∆p th : Khoảng chênh lệch áp lực nước ở hai bề mặt của mẫu vật liệu tính bằng mét

cột nước; ∆p tk : Khoảng chênh lệch áp lực khí ở hai bề mặt của mẫu vật liệu;

∆t : Khoảng thời gian; ∆t dn : Khoảng thời gian mà nhiệt lượng truyền qua hai bề mặt tấm vật liệu; ∆t th : Khoảng thời gian nước thấm qua hai bề mặt của mẫu vật liệu; ∆t tk : Khoảng thời gian khí thấm qua hai bề mặt của mẫu vật liệu. ∆t sa : Khoảng thời gian cần thiết để xung dao động truyền qua hết chiều dài L sa ;

ρ a : Khối lượng riêng; ρ a .BI : Khối lượng riêng của bitum; ρ a .D : Khối lượng riêng của cốt liệu lớn; ρ a .C : Khối lượng riêng của cốt liệu nhỏ; ρ a .Kh : Khối lượng riêng của hỗn hợp cốt liệu (vật liệu khoáng); ρ a . N : Khối lượng riêng của nước; ρ a .PG : Khối lượng riêng của phụ gia; ρ a .X : Khối lượng riêng của xi măng; ρ v : Khối lượng thể tích; ρ v.12 : Khối lượng thể tích của gỗ ở độ ẩm 12%; ρ v.D : Khối lượng thể tích của cốt liệu lớn; ρ v.C : Khối lượng thể tích của cốt liệu nhỏ; ρ v. N : Khối lượng thể tích của nước; ρ v.TC : Khối lượng thể tích theo tiêu chuẩn quy định; ρ v.X : Khối lượng thể tích của xi măng; ρ v.k : Khối lượng thể khi khô (ở độ ẩm 0%); ρ v. w : Khối lượng thể tích của gỗ ở độ ẩm w ; III. Các đặc trưng nhiệt C : Nhiệt dung riêng, hệ số thu nhiệt; XXI

C k : Nhiệt dung riêng của vật liệu khô; C N : Nhiệt dung riêng của nước; Q : Nhiệt lượng, nhiệt dung;

Q X.0 : Nhiệt hòa tan của xi măng khô; Q X.n : Nhiệt hòa tan của xi măng thủy hóa sau n ngày; q x.n : Nhiệt thủy hóa của xi măng ở tuổi n ngày; t : Nhiệt độ trung bình của mẫu thí nghiệm;

t ogn : Nhiệt độ xác định hệ số giãn nở nhiệt; α t : Hệ số giãn nở nhiệt; α t .bt : Hệ số giãn nở nhiệt của bê tông;

β t : Hệ số để điều chỉnh hệ số dẫn nhiệt khi nhiệt độ ẩm tăng lên 1 o C ; β w : Hệ số để điều chỉnh hệ số dẫn nhiệt khi độ ẩm tăng lên 1% ;

∆t o : Khoảng nhiệt độ;

∆t odn : Khoảng chênh lệch nhiệt độ ở hai bề mặt tấm vật liệu; λ 0 : Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu ở 0 o C ;

λ : Hệ số dẫn nhiệt hoặc hệ số truyền nhiệt; λ t : Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu ở nhiệt độ trung bình t ; λ 0.k : Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu ở 0 o C khi khô; λ t.w : Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu ở t o C khi ẩm;

III. Các đặc trưng cơ lý A i : Lượng sót tích lũy tại cỡ sàng i (mm) của cốt liệu; A i.Đ A : Lượng sót tích lũy tại cỡ sàng i (mm) của đá dăm; A k : Công cần thiết để phá hủy tiết diện mẫu vật liệu kim loại; A k.w : Công cần thiết để phá hủy tiết diện mẫu vật liệu gỗ ở độ ẩm w ; B : Cấp độ bền chịu nén của bê tông;

B : Độ chống thấm của bê tông thủy công;

Bt : Cấp độ bền chịu kéo của bê tông;

E : Mô đun đàn hồi, mô đun Young của vật liệu; E 0 : Mô đun đàn hồi khi nén tĩnh của bê tông nặng; E12 : Mô đun đàn hồi của mẫu gỗ ở độ ẩm 12%; E b : Mô đun đàn hồi của bê tông; XXII

E w : Mô đun đàn hồi của mẫu gỗ ở độ ẩm w ;

G : Mô đun trượt, mô đun đàn hồi ngang của bê tông; HB : Độ cứng Brinell; HV : Độ cứng Vickers; H T.12 : Độ cứng tĩnh của mẫu gỗ ở độ ẩm 12%; H T.w : Độ cứng tĩnh của mẫu gỗ ở độ ẩm lúc thử w ; H VD.12 : Độ cứng va đập của mẫu gỗ ở độ ẩm 12%; H VD.w : Độ cứng va đập của mẫu gỗ ở độ ẩm lúc thử w ; K HBi : Hệ số để tính lực ép viên bi Brinell; K p : Hệ số có xét đến điều kiện làm việc của lớp vữa ở mặt ngoài công trình;

K v : Hệ số chất lượng vật liệu xi măng và cát mịn; M : Mác bê tông nặng, vữa xây dựng, vữa thủy công trên cơ sở cường độ nén;

M m : Độ mài mòn; P : Tải trọng phá hoại hoặc bửa đôi mẫu hoặc ứng với giới hạn bền quy ước của

mẫu; PHB : Lực ép viên bi Brinell vào vật liệu thí nghiệm; Pc : Tải trọng chảy khi xác định cường độ chảy quy ước của vật liệu kim loại; Pct : Áp lực nước tác dụng lên lớp vữa ở mặt ngoài công trình; Pđh : Tải trọng xác định mô đun đàn hồi; Pmax : Tải trọng cực đại;

Pn, k : Tải trọng gây biến dạng đàn hồi khi nén hoặc kéo; Pv : Độ chống thấm của vữa thủy công; Q hm : Độ hao mòn; R : Cường độ nén;

R LT : Cường độ nén của viên mẫu lăng trụ; R TC : Cường độ tiêu chuẩn quy định của vật liệu; R X : Cường độ xi măng xác định theo TCVN 6016:2011; R k : Cường độ kéo; R kb : Cường độ kéo khi bửa; R ke : Cường độ kéo khi ép chẻ; R ku : Cường độ kéo khi uốn; R n .BH : Cường độ nén hoặc độ nén dập ở trạng thái bão hòa nước; R n .kh : Cường độ nén khi khô; XXIII

R n.28 : Cường độ nén bê tông tuổi 28 ngày; R v : Cường độ nén của vữa hoặc mác vữa; R u : Cường độ uốn; Sw : Sức chống tách của mẫu gỗ; a k : Độ dai va đập của vật liệu kim loại; a k .12 : Độ bền uốn va đập của mẫu gỗ ở độ ẩm 12%; a k . w : Độ bền uốn va đập của mẫu gỗ ở độ ẩm w ; k pc : Hệ số phẩm chất;

α E : Hệ số giãn nở đàn hồi của vật liệu; β bt : Hệ số ảnh hưởng của tỉ lệ chiều cao và đường kính mẫu bê tông;

γ bt : Hệ số tính đổi cường độ kéo khi uốn các mẫu kích thước khác dầm chuẩn sang

mẫu dầm kích thước chuẩn 150×150×600 mm; ε 0 : Biến dạng tương đối ở mức ứng suất ban đầu xác định mô đun đàn hồi của bê

tông nặng; ε1 : Biến dạng tương đối ở mức ứng suất thử xác định mô đun đàn hồi của bê tông

nặng;

ε : Biến dạng tương đối của mẫu vật liệu; ε t : Độ dãn dài của mẫu gỗ theo phương tiếp tuyến; ε r : Độ dãn dài của mẫu gỗ theo phương xuyên tâm;

δ bt : Hệ số chuẩn đổi cường độ kéo khi bửa từ các viên mẫu kích thước khác viên

chuẩn về viên mẫu lập phương kích thước chuẩn 150×150×150 mm;

σ : Ứng suất hay cường độ lý thuyết của mẫu vật liệu;

σ0 : Ứng suất ban đầu (0,5 daN cm2 ) khi nén tĩnh của bê tông nặng; σ1 : Ứng suất thử ở khoảng 1/3 cường độ lăng trụ, khi nén tĩnh của bê tông nặng;

σ 0, 2 : Cường độ chảy quy ước của vật liệu kim loại; σ12 : Cường độ của mẫu gỗ ở độ ẩm 12%; σ12q : Cường độ nén ngang thớ của mẫu gỗ ở độ ẩm 12;

σ c : Cường độ chảy của của vật liệu kim loại; σ b : Cường độ bền kéo của vật liệu kim loại; σ bc : Cường độ bền nén của vật liệu kim loại;

σ w : Cường độ của mẫu gỗ ở độ ẩm w ; σ wq : Cường độ nén ngang thớ của mẫu gỗ ở độ ẩm w ;

XXIV

τ12 : Cường độ trượt cắt của mẫu gỗ ở độ ẩm 12%; τ w : Cường độ trượt cắt của mẫu gỗ ở độ ẩm w ;

ν b.P : Hệ số Poát xông, hệ số nở ngang của bê tông.

XXV

CHƯƠNG I. NHỮNG TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG 1.1. Khái niệm chung về tính chất của vật liệu xây dựng 1.1.1. Phân loại tính chất của vật liệu xây dựng Vật liệu xây dựng sử dụng trong công trình xây dựng tùy vào mục đích sử dụng nhất định mà được đánh giá trên các chỉ tiêu tiêu chí trong các tính chất cụ thể như cơ học, vật lí, hóa học, nhiệt học, điện và quang. Để nghiên cứu và sử dụng vật liệu, có thể phân tính chất vật liệu thành những nhóm như tính chất đặc trưng cho trạng thái và cấu trúc, tính chất vật lí, tính chất cơ học, tính chất hóa học, và một số tính chất phục vụ quá trình thi công cho công trình, trong điều kiện môi trường sử dụng thay đổi.

Hiện nay ở nước ta hầu hết các vật liệu xây dựng đều có quy chuẩn, tiêu chuẩn phù hợp để đánh giá. Việc đánh giá và phân loại các tính chất vật liệu phải tuân thủ chính xác đúng quy định trong tiêu chuẩn đã đề ra. Với khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển khả năng đánh giá tính chất của vật liệu ngày càng chính xác hoặc phù hợp hơn đã làm sửa đổi các quy chuẩn hoặc tiêu chuẩn hiện hành, đồng thời sử dụng thêm các tiêu chuẩn nước ngoài.

1.1.2. Sự phụ thuộc của tính chất vào cấu trúc và thành phần Quan hệ giữa cấu trúc và tính chất: Cấu trúc của vật liệu được biểu thị thông qua mức độ quan sát lên thực thể vật liệu. Cấu trúc ở mức độ vĩ mô khi quan sát bằng mắt thường, và mức độ vi mô khi quan sát bằng kính hiển vi. Cấu trúc của vật liệu tạo ra những tính chất của nó và ngược lại. Khi cấu trúc của một vật liệu được chế tạo biến đổi thì tính chất của nó sẽ thay đổi như các tính chất vật lý, tính chất cơ học. Quan hệ giữa thành phần và tính chất: Vật liệu xây dựng được đặc trưng bởi ba thành phần như hóa học, khoáng vật và pha.

Thành phần hóa học thường được biểu thị bằng % hàm lượng các ôxit có trong vật liệu. Với vật liệu kim loại thì thành phần hóa học tính bằng % các nguyên tố hóa học.

Các ôxit trong các vật liệu vô cơ liên kết với nhau tạo thành các muối kép thường gọi là các khoáng vật. Khoáng vật thường có cấu tạo từ một hay nhiều ôxit liên kết với nhau tạo ra cấu trúc tinh thể của vật liệu vô cơ. Trong đó ôxit silic khi kết tinh ở dạng tinh thể lăng trụ 6 cạnh được gọi là khoáng vật thạch anh và khi kết tinh ở dạng sợi là khoáng vật chanxedon. Ôxit silic cũng có thể liên kết với hai ôxit hydro để tạo ra kháng vật opan hay SiO 2 .2H 2 O . Sự kết hợp giữa ôxit silic với các ôxit khác để tạo ra

nhiều loại kháng vật. Các khoáng vật được tạo ra bởi các ôxit khác mà không cần sự có mặt của ôxit silic như khoáng vật thạch cao có công thức hóa học là CaSO 4 .2H 2 O .

Thành phần khoáng vật quyết định đến các tính chất cơ bản của vật liệu. Như trong xi -1-

măng có khoáng vật là 3CaO.SiO 2 mà khi tăng hay giảm hàm lượng khoáng vật này sẽ làm thay đổi đáng kể đến tính chất về cường độ khi sử dụng nó. Việc phân tích thành phần khoáng, thành phần hóa học cũng như tìm ra những nguyên tố hóa học có mặt trong vật liệu là khá phức tạp về mặt định lượng. Vì vậy người ta phải dùng nhiều phương pháp để bổ trợ cho nhau như hóa học phân tích, phân tích nhiệt vi sai, phân tích phổ rơnghen, laze, kính hiện vi điện tử.

Pha là tập hợp những phần đồng thể của một hệ, có cùng thành phần hóa học và tính chất lí hóa ở mọi điểm. Đa số vật liệu xây dựng có thành phần pha rắn là chủ yếu ngoài ra nó còn chứa cả pha khí và pha lỏng. Thành phần pha thay đổi trong quá trình chế tạo hoặc dưới tác động của môi trường. Sự thay đổi thành phần pha làm cho tính chất của vật liệu thay đổi. Thí dụ, nước chứa nhiều trong các lỗ rỗng sẽ có ảnh hưởng xấu đến tính chất nhiệt, cường độ, giãn nở ẩm, và tuổi thọ của vật liệu.

1.2. Các thông số trạng thái và đặc trưng cấu trúc của vật liệu xây dựng 1.2.1. Khối lượng riêng

Khối lượng riêng ρa (g/cm 3 ) là khối lượng của một đơn vị thể tích vật liệu ở

trạng thái hoàn toàn đặc. Khi khối lượng của mẫu thử ký hiệu là m (g ) , thể tích hoàn toàn đặc của mẫu thử vật liệu đó là Va (cm 3 ) thì: ρa =

(

m , g/cm 3 Va

)

(I.1)

Bảng 1.1. Khối lượng riêng của một số vật liệu STT

Tên vật liệu

ρ a , (g/cm 3 )

1

Nước (4 o C , 760 mmHg, ở gần Paris - Thủ đô của nước Pháp)

1

2

Vật liệu gỗ

1,54

3

Nhôm tấm

2,6

4

Gạch đất sét nung, loại 4 lỗ

2,65

5

Kính xây dựng

2,65

6

Đá granit thiên nhiên

2,7

7

Xi măng pooc lăng loại PC

8

Gang

7,2

9

Thép

7,85

3,05 ÷ 3,15

Khối lượng riêng phụ thuộc vào thành phần cấu trúc vi mô của mẫu vật liệu.

Nên tùy vào từng loại mẫu mà thể tích đặc của vật liệu có thể xác định bằng các phương thức khác nhau như đong hoặc thế chỗ trong pha lỏng. Khi thực nghiệm xác định khối lượng riêng thông qua pha lỏng thì chất đó không gây ra phản ứng hóa học hoặc sự chuyển pha và phá vỡ cấu trúc của mẫu vật liệu. Ví dụ khối lượng riêng của -2-

một số vật liệu như bảng 1.1.

Hình 1.1. Bình khối lượng riêng sử dụng xác định cho vật liệu xi măng Khối lượng riêng có tầm quan trọng đặc biệt trong sản xuất, định lượng, và phán đoán một số tính chất của vật liệu.

1.2.2. Khối lượng thể tích

Khối lượng thể tích ρ v (g/cm 3 ) là khối lượng của một đơn vị thể tích vật liệu ở

trạng thái tự nhiên. Khi khối lượng của mẫu thử ký hiệu là m (g ) , thể tích tự nhiên của

mẫu thử vật liệu đó là V0 (cm 3 ) thì: ρv =

(

m , g/cm 3 V0

)

(I.2)

Thực nghiệm xác định khối lượng thể tích bằng cách trực tiếp thông qua cân khối lượng và đong thể tích tự nhiên hoặc bằng cách thế chỗ trong pha lỏng. Ví dụ khối lượng thể tích của một số vật liệu như bảng 1.2.

Bảng 1.2. Khối lượng thể tích của một số vật liệu

Tên vật liệu

STT

ρ v , (g/cm 3 )

1

Tấm cách nhiệt xi măng amiăng

0,5

2

Vật liệu gỗ thông và gỗ tùng

0,55

3

Gạch nhẹ khí chưng áp (AAC)

0,4 ÷ 0,8

4

Xi măng pooc lăng loại PC

1,1 ÷ 1,6

5

Gạch đặc đất sét nung

1,6 ÷ 1,9

6

Vữa trát xi măng

1,8

7

Bê tông nặng

2,4

8

Đá granit thiên nhiên

2,67

Đối với cùng một loại vật liệu thì khối lượng thể tích còn phụ thuộc vào độ ẩm, như ở trạng thái ẩm là bão hòa nước và trạng thái khô.

Nên khối lượng thể tích được xác định ở trạng thái khô tức khi độ ẩm của vật -3-

liệu bằng không (ρ v.k ) , có ý nghĩ trong việc định lượng chính xác.

Dựa vào khối lượng thể tích có thể tính trọng lượng riêng, xác định và phán

đoán một số chỉ tiêu tính chất của vật liệu.

1.2.3. Độ rỗng, độ đặc Độ rỗng r tính bằng số thập phân hoặc phần trăm (% ) , là thể tích rỗng chứa trong một đơn vị thể tích của vật liệu. Khi thể tích rỗng là Vr (cm 3 ) và thể tích tự nhiên của vật liệu là V0 (cm 3 ) thì:

Hoặc:

r=

Vr V0

(I.3)

r=

Vr × 100% V0

(I.4) (I.5)

Trong đó: Vr = V0 − Va Va : Thể tích hoàn toàn đặc của vật liệu.

Độ đặc đ tính bằng số thập phân hoặc %, là thể tích hoàn toàn đặc chứa trong

một đơn vị thể tích của vật liệu. Khi thể tích hoàn toàn đặc là Va (cm 3 ) và thể tích tự nhiên của vật liệu là V0 (cm 3 ) thì:

đ= Hoặc: đ =

Va V0

(I.6)

Va × 100% V0

(I.7)

Do đó: r + đ =

Vr Va Vr + Va V0 + = = =1 V0 V0 V0 V0

(I.8)

Hay: r + đ = 1 Và: r = 1 −

Va ρ =1− v V0 ρa

Hay: r = 1 −

ρv ρa

(I.9)

Khi độ rỗng của vật liệu tăng tương ứng với độ đặc giảm thì khối lượng thể tích của vật liệu giảm, giảm cường độ, giảm tính dẫn nhiệt, tăng khả năng cách âm, tăng độ hút ẩm, có thể ảnh hưởng đến việc kiểm tra đáng giá tính chất vật liệu. Khi độ rỗng của vật liệu giảm tương ứng với độ đặc tăng thì khối lượng thể tích của vật liệu tăng, thường tăng cường độ, tăng tính dẫn nhiệt, tăng vận tốc truyền xung âm trong vật liệu, chống tia tử ngoại, tăng tính chống thấm nước, chống ăn mòn xâm thực từ môi trường ẩm tốt hơn và nâng cao tuổi thọ.

-4-

1.2.4. Độ ẩm và độ hút ẩm Độ ẩm của vật liệu Wa , là độ ẩm tuyệt đối, tính bằng số thập phân hoặc phần trăm (% ) , là chỉ tiêu đánh giá về tỉ số khối lượng nước m n (g ) làm nên độ ẩm có trong mẫu vật liệu và khối lượng khô m k (g ) của nó tại thời điểm xác định.

Wa = Hoặc: Wa =

mn mk

(I.10)

mn ×100% mk

(I.11)

Để xác định khối lượng khô của vật liệu, bằng cách làm bay hơi nước hoặc thông thường là sấy khô ở nhiệt độ (105 ÷ 110) o C đến khi cân thấy khối lượng không giảm được nữa. Khi đó khối lượng cân được gọi là khối lượng khô của mẫu vật liệu đó.

Nếu gọi khối lượng ẩm ban đầu là m w , tương ứng với khối lượng khô của mẫu vật liệu đó xác định được sau khi sấy khô là m k , thì khối lượng nước đã bay hơi dùng để xác định độ ẩm tại thời điểm này là:

(I.12)

mn = mw − mk

Độ ẩm có vai trò trong định lượng vật liệu và có khi còn là tiêu chí để quy định xác định các chỉ tiêu tính chất khác. Độ hút ẩm của vật liệu là độ ẩm tối đa có được trong môi trường hơi dung dịch nhất định hoặc khí quyển khi hút nước vào bên trong từ trạng thái khô tuyệt đối. Trong môi trường khí quyển độ hút ẩm của vật liệu còn được gọi là độ ẩm ở trạng thái khô gió. Độ hút ẩm của vật phụ thuộc vào bản chất của vật liệu như sức căng bề mặt và góc thấm ướt, đặc tính lỗ rỗng, nhiệt độ, độ ẩm tương đối của không khí hoặc độ ẩm môi trường để xác định.

1.2.5. Độ hút nước Độ hút nước của vật liệu là khả năng hút và giữ nước ở trong nó ở điều kiện thí nghiệm quy định cho vật liệu đó. Độ hút nước được xác định theo khối lượng H p và theo thể tích H v . Độ hút nước theo khối lượng H p , tính bằng phần trăm (% ) , xác định thông qua khối lượng mẫu khô (m k ) và khối lượng mẫu ẩm (m w ) , sau khi cho hút nước trong điều kiện môi trường được tiêu chuẩn quy định cho quá trình thử vật liệu đó.

Hp =

mw − mk × 100% mk

(I.13) -5-

Độ hút nước theo thể tích H v , tính bằng phần trăm (% ) , xác định thông qua thể tích nước mà vật liệu hút vào (Vn ) và thể tích tự nhên của mẫu vật liệu khô (V0 ) .

Hv =

Vn × 100% V0

(I.14) mw − mk

Ta có: H v =

Vn × 100% = V0

Từ đó: H v = H p ×

ρ v.N mk

ρ v.k

× 100% =

ρ mw − mk × 100% × v.k mk ρ v.N

ρ v.k ρ v.N

(I.15)

Trong đó: ρ v.k : Khối lượng thể tích khi khô của vật liệu. ρ v.N : Khối lượng thể tích nước ở điều kiện thí nghiệm được quy định nhiệt độ

và áp suất. Khối lượng thể tích nước lúc này (ρ v.N ) là không xác định chính xác được và phải lấy bằng giá trị gần đúng.

Sử dụng vật liệu có thể bị hút nước, khi đó làm thay đổi các tính chất khác như khả năng chịu lực, trọng lượng riêng, tính biến dạng ẩm. Những vật liệu có độ hút nước cao có thể bị ăn mòn hoặc phong hóa làm giảm tuổi thọ của vật liệu.

1.2.6. Độ hút nước bão hòa Độ hút nước bão hòa của vật liệu là độ hút nước cực đại ở trong điều kiện cưỡng bức bằng nhiệt độ hay áp suất thí nghiệm quy định. Thường là phương pháp nhiệt độ như đun sôi trong nước ở áp suất trong khoảng thời gian quy định. Hoặc là phương pháp hút chân không trong bình kín khi đó vật liệu ở trong môi trường ngập nước, được quy định khoảng thời gian, nhiệt độ, và áp suất để thử nghiệm.

Ta có độ hút nước bão hòa theo khối lượng H p.BH và theo thể tích H v.BH được xác định như công thức sau: H p.BH =

mw − mk × 100% mk

(I.16)

H v.BH =

Vn × 100% V0

(I.17)

ρ v.k ρ v.N

(I.18)

Và: H v.BH = H p.BH ×

Độ hút nước bão hòa là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng, phân loại sản phẩm, ví dụ như sử dụng cho vật liệu gốm.

-6-

1.2.7. Độ bão hòa nước Vật liệu ở trạng thái hút nước bão hòa, khi đó độ bão hòa nước của vật liệu được đánh giá bằng hệ số bão hòa C BH :

C BH =

(I.19)

H v.BH r

Trong đó: H v.BH : Độ hút nước bão hòa được xác định theo thể tích, %; r : Độ rỗng của mẫu thí nghiệm, %.

Khi bỏ qua tính giãn nở ẩm thì độ rỗng của mẫu lấy ở trạng thái khô.

Độ bão hòa nước của vật liệu có giá trị nằm trong khoảng từ 0 đến 1, cũng từ đó đánh giá độ hút nước cực đại khi cùng loại vật liệu. Dựa vào hệ số bão hòa để khẳng định tính kỵ nước, ưa nước, hay đánh giá mức độ háu nước của vật liệu.

1.2.8. Tính thấm nước Tính thấm nước là tính chất để cho nước thấm qua khi có khoảng chênh lệch áp lực nước giữa hai bề mặt vật liệu. Tính thấm nước được đặc trưng bằng hệ số thấm k th . Từ định luật Darxi ta có: k th =

Vn.th × a th S th × ∆p th × ∆t th

(I.20)

Trong đó: k th : Hệ số thấm nước, m h ; Vn.th : Thể tích nước thấm qua, m 3 ;

a th : Chiều dày mẫu vật liệu xác định tính thấm nước qua, m ;

S th : Tiết diện bề mặt thấm nước qua mẫu vật liệu, m 2 ; ∆p th : Khoảng chênh lệch áp lực nước ở hai bề mặt của mẫu vật liệu tính bằng

mét cột nước, m;

∆t th : Khoảng thời gian nước thấm qua hai bề mặt của mẫu vật liệu, h.

Dựa vào hệ số thấm người ta đánh giá tính chống thấm nước, phân loại chất lượng của vật liệu cùng loại như ngói đất sét nung, bê tông thủy công.

1.2.9. Tính thấm khí Tính thấm khí của vật liệu sự thấm khí qua lỗ rỗng và vết nứt xảy ra khi trên hai mặt vật liệu xuất hiện khoảng chênh lệch áp lực khí. Tính thấm khí được đặc trưng bằng hệ số thấm khí k th . Khi có sự chênh lệch áp lực khí không lớn có thể dùng công thức Darxi - Furier: -7-

k tk =

a tk × Vρ.tk

(I.21)

S tk × ∆t tk × ∆p tk

Trong đó:

k tk : Hệ số thấm khí, g (m.h.(daN cm 2 )) ; Vρ.tk : Lượng khí thấm qua, g ;

a tk : Chiều dày mẫu vật liệu xác định tính thấm khí qua, m ; Stk : Tiết diện của bề mặt thấm khí qua mẫu vật liệu, m 2 ;

∆p tk : Khoảng chênh lệch áp lực khí ở hai bề mặt của mẫu vật liệu, daN cm 2 ; ∆t tk : Khoảng thời gian khí thấm qua hai bề mặt của mẫu vật liệu, h.

1.2.10. Tính biến dạng ẩm Tính biến dạng ẩm của vật liệu là sự thay đổi kích thước khi mật độ khối lượng nước trong vật liệu thay đổi. Theo thời gian tính biến dạng ẩm thay đổi tùy theo từng loại vật liệu. Xác định tính biến dạng ẩm thông qua độ co khi nước thoát ra khỏi vật liệu như ở bảng 1.3.

Bảng 1.3. Độ co của một số vật liệu Độ co, mm/m

Tên vật liệu

STT 1

Gỗ ngang thớ

30 ÷ 100

2

Bê tông xốp

1÷3

3

Vữa xây dựng

4

Gạch đất sét

0,03 ÷ 0,1

5

Bê tông nặng

0,3 ÷ 0,7

6

Đá granit

0,5 ÷ 1

0,02 ÷ 0,06

1.3. Các tính chất có liên quan đến nhiệt của vật liệu xây dựng 1.3.1. Nhiệt lượng, nhiệt dung riêng và nhiệt dung

Nhiệt lượng Q (kCal) , khi đó 1kCal là nhiệt lượng mà 1kg nước thu vào để

nóng lên 1 o C , đơn vị thường sử dụng là kCal hoặc kJ, với 1kCal = 4,1858kJ .

Nhiệt dung riêng, ký hiệu là C , là nhiệt lượng cần thiết thu vào của 1kg vật liệu

để nóng lên 1 o C , đơn vị thường sử dụng là kCal/ (kg.o C ) hoặc kJ/ (kg.K ) .

Nếu độ ẩm của vật liệu thay đổi thì nhiệt dung riêng khi đó cũng biến đổi theo.

Khi vật liệu hỗn hợp bao gồm nhiều vật liệu thành phần có nhiệt dung riêng là C1 , C 2 ,..., C i ,..., C n và khối lượng tương ứng là m1 , m 2 ,..., m i ,..., m n thì nhiệt dung riêng C của vật liệu hỗn hợp được tính theo công thức: -8-

C=

m1 × C1 + m 2 × C 2 + ... + m i × C i + ... + m n × C n m1 + m 2 + ... + m i + ... + m n

(I.22)

Vì vậy khi vật liệu có độ ẩm, tức vật liệu hỗn hợp lúc này bao gồm hai vật liệu thành phần là vật liệu khô và nước thì:

C=

Ta có: C =

mk × Ck + mn × C N = mk + mn

mn × CN mk m 1+ n mk

Ck +

C k + Wa × C N 1 + Wa

(I.23)

Nhiệt dung là nhiệt lượng Q, (Cal, J ) mà vật liệu thu vào khi nung nóng.

Từ đó:

(I.24)

Q = C × m × ∆t o Trong đó: Q : Nhiệt dung, kCal ; C : Nhiệt dung riêng của vật liệu, kCal/ (kg.o C ) ; m : Khối lượng của vật liệu, kg ; ∆t o : Khoảng nhiệt độ của vật liệu trước và sau khi nung nóng, o C .

Bảng 1.4. Nhiệt dung riêng của một số vật liệu STT

Tên vật liệu

C, kCal/ (kg.o C )

C, kJ/ (kg.K )

1

Nhôm

0,115

0,48

2

Gang

0,115

0,48

3

Thép

0,115

0,48

4

Vật liệu hữu cơ, gỗ

0,7

2,93

5

Vật liệu vô cơ

0,75 ÷ 0,92

3,14 ÷ 3,85

6

Nước

1

4,186

GHI CHÚ: 1kCal/ (kg.o C ) = 4,186 kJ/ (kg.K )

1.3.2. Tính dẫn nhiệt Tính dẫn nhiệt của vật liệu là tính chất để cho nhiệt truyền qua từ mặt này sang mặt khác.

Khi chế độ truyền nhiệt ổn định và vật liệu có dạng tấm phẳng thì nhiệt lượng

Q, (Cal, J ) truyền qua vật liệu. Theo định luật Furier ta có:

-9-

Q = λ×

Sdn × ∆t odn × ∆t dn a dn

(I.25)

Trong đó: Q : Nhiệt lượng truyền qua tấm vật liệu, kCal ;

Sdn : Tiết diện tấm vật liệu xác định nhiệt lượng truyền qua, m 2 ;

∆t odn : Khoảng chênh lệch nhiệt độ ở hai bề mặt tấm vật liệu, o C ; ∆t dn : Khoảng thời gian nhiệt lượng truyền qua hai bề mặt tấm vật liệu, h;

a dn : Chiều dày dẫn nhiệt qua của vật liệu, m;

λ : Hệ số dẫn nhiệt, kCal/ (m.o C.h ) .

Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu phụ thuộc vào nhiều yếu tố như loại vật liệu, cấu trúc, độ rỗng và tính chất của lỗ rỗng, khoảng nhiệt độ xác định, độ ẩm trong vật liệu nếu có. Vật liệu càng rỗng dẫn nhiệt càng kém, hay nói cách khác vật liệu càng nặng thì dẫn nhiệt càng tốt. Theo V.P. Necraxov thì hệ số dẫn nhiệt phụ thuộc vào khối lượng thể tích (ρ v ) qua công thức sau:

(I.26)

λ = 0,0196 + 0,22 × ρ v2 − 0,14

Trong đó: ρ v : Tính bằng g cm 3 , là khối lượng thể tích của vật liệu khi để tự nhiên trong

không khí ở nhiệt độ (20 ÷ 25) o C và độ ẩm Wa = 1% ÷ 7% .

Bảng 1.5. Hệ số dẫn nhiệt của một số vật liệu

Tên vật liệu

STT

λ , kCal/ (m.o C.h )

λ , W/ (m.K )

1

Không khí

0,02

0,023

2

Vật liệu gỗ

0,15

0,174

3

Gạch đất sét xốp

0,47

0,547

4

Kính xây dựng

0,5

0,581

5

Nước

0,5

0,581

6

Gạch đặc đất sét nung

0,69

0,802

7

Bê tông atphan

0,7 ÷ 0,8

0,81 ÷ 0,93

8

Bê tông nặng

1

1,163

9

Đá granit thiên nhiên

2,4

2,791

10 Gang

43

50

11 Thép xây dựng

50

58,14

189,2

220

12 Nhôm

GHI CHÚ: 1 W/ (m.K ) = 1 (J s )/ (m.K ) = 0,86 kCal/ (m.o C.h ) - 10 -

Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu thay đổi, phụ thuộc nhiệt độ trung bình của mẫu thí nghiệm, theo công thức Vlaxov : λ t = λ 0 × (1 + 0,002 × t )

(I.27)

Trong đó:

λ t : Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu ở nhiệt độ trung bình t , kCal/ (m.o C.h ); λ 0 : Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu ở 0 o C , kCal/ (m.o C.h );

t : Nhiệt độ trung bình của mẫu thí nghiệm, o C . Nhiệt độ t thích hợp với công

thức (I.27) là phạm vi dưới 100 o C .

Khi độ ẩm ảnh hưởng đến hệ số dẫn nhiệt của vật liệu thì được quy đổi bằng công thức: λ t.w = λ 0.k × (1 + β w × Wa )

(I.28)

Trong đó:

λ t.w : Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu ở t o C khi ẩm, kCal/ (m.o C.h ) ;

λ 0.k : Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu ở 0 o C khi khô, kCal/ (m.o C.h ) ; β w : Hệ số để điều chỉnh hệ số dẫn nhiệt khi độ ẩm tăng lên 1% ;

Wa : Độ ẩm của vật liệu, %.

Khi nhiệt độ trung bình của vật liệu lớn hơn 100 o C thì hệ số dẫn nhiệt của vật liệu xác định bằng công thức: λ t = λ 0 × (1 + β t × t )

(I.29)

Trong đó:

λ t : Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu ở nhiệt độ trung bình t , kCal/ (m.o C.h ) ; λ 0 : Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu ở 0 o C , kCal/ (m.o C.h ) ;

t : Nhiệt độ trung bình của mẫu thí nghiệm, o C ; β t : Hệ số để điều chỉnh hệ số dẫn nhiệt khi nhiệt độ ẩm tăng lên 1 o C , được

xác định bằng thực nghiệm, nó phụ thuộc vào bản chất vật liệu, khoảng nhiệt độ.

1.3.3. Tính chống cháy Tính chống cháy của vật liệu là khả năng chịu được tác dụng của ngọn lửa trong

một thời gian nhất định. Tính chống cháy của vật liệu được chia làm 3 nhóm là vật liệu không cháy, vật liệu dễ cháy, vật liệu khó cháy. Vật liệu không cháy là vật liệu dưới tác dụng của ngọn lửa mà không bị chảy và biến hình như gạch, ngói, bê tông. Vật liệu dễ cháy là vật liệu có thể cháy bùng lên dưới tác dụng của ngọn lửa như bitum, gỗ, cao su. Vật liệu khó cháy là vật liệu bị cháy khi tác dụng ngọn lửa nhưng khi ngừng tác dụng ngọn lửa thì vật liệu đó ngừng cháy.

- 11 -

1.3.4. Tính chịu lửa Tính chịu lửa của vật liệu là tính chất chịu được tác dụng lâu dài của nhiệt độ

cao mà không bị chảy và biến hình. Dựa vào khả năng chịu lửa vật liệu được chia làm 3 nhóm là vật liệu chịu lửa, vật liệu khó chảy, vật liệu dễ chảy. Vật liệu chịu lửa là vật liệu chịu được nhiệt độ lớn hơn 1580 o C . Vật liệu khó chảy là vật liệu chịu được nhiệt độ từ 1350 o C đến 1580 o C . Vật liệu dễ chảy là vật liệu chịu được nhiệt độ thấp hơn

1350 o C .

1.3.4. Tính biến dạng nhiệt Tính biến dạng nhiệt của vật liệu là tính chất thay đổi hình dáng, kích thước

dưới sự biến đổi nhiệt độ. Mỗi loại vật liệu có tính biến dạng nhiệt đặc trưng bởi hệ số giãn nở nhiệt. Hệ số giãn nở nhiệt nở dài theo một phương của vật liệu xác định theo từ công thức: αt =

l t − l0 l 0 × t ogn

(I.30)

Trong đó: α t : Hệ số giãn nở nhiệt, o C −1 ;

l t : Chiều dài vật liệu ở t o C , mm; l 0 : Chiều dài vật liệu ở 0 o C , mm;

t ogn : Nhiệt độ xác định hệ số giãn nở nhiệt, o C .

Bảng 1.6. Bảng hệ số giãn nở nhiệt của một số vật liệu

α t × 10 −6 , o C −1

Tên vật liệu

STT

1

Thủy tinh borosilicat

3,3

2

Vonfram

4,5

3

Kính

8,5

4

Bê tông

5

Thép

11

6

Niken

13

7

Nhôm

23,1

8

Kẽm

39,5

9

Vật liệu gỗ

54

10

Nước

69

10 ÷ 12

1.4. Tính chất cơ học 1.4.1. Tính biến dạng cơ học - 12 -

Tính biến dạng cơ học của vật liệu là tính chất thay đổi hình dáng, kích thước dưới sự tác dụng của tải trọng bên ngoài. Dựa vào đặc tính biến dạng có thể chia tính biến dạng cơ học ra gồm biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo.

Biến dạng đàn hồi là biến dạng mà hoàn toàn mất đi khi loại bỏ nguyên nhân gây biến dạng. Điều kiện của biến dạng đàn hồi là ngoại lực tác dụng chưa vượt qua lực tương tác giữa các chất điểm của vật liệu. Do đó công của ngoại lực sẽ sinh ra nội năng và khi ngừng tác dụng ngoại lực thì nội năng lại sinh công đưa vật liệu về vị trí ban đầu. Khi sự biến dạng đàn hồi của vật liệu còn đúng theo định luật Hooke, ta có công thức sau: ∆l n , k = α E ×

Pn, k × l bđ

(I.31)

S

∆l n , k l ⇒ α E = bđ Pn, k

(I.32)

S

Trong đó: α E : Hệ số giãn nở đàn hồi của vật liệu, mm 2 N ; Pn, k : Ngoại lực gây biến dạng đàn hồi khi nén hoặc kéo, N; S : Tiết diện ngang của mẫu vật liệu, mm 2 ;

∆l n, k : Giá trị biến dạng tuyệt đối ứng với tải trọng Pn, k , mm; l bđ : Chiều dài ban đầu của mẫu vật liệu, mm.

Biến dạng dẻo là biến dạng mà vật liệu không phụ hồi lại hình dạng ban đầu khi loại bỏ nguyên nhân gây biến dạng. Biến dạng dẻo do ngoại tải tác dụng phá vỡ cấu trúc tương tác giữa các chất điểm của vật liệu.

Với:

Pn, k = σ : Ứng suất hay cường độ lý thuyết của mẫu vật liệu, N mm 2 ; S ∆l = ε : Biến dạng tương đối của mẫu vật liệu, mm mm . l bđ

Dựa vào sự tương quan giữa giá trị ứng suất và giá trị biến dạng tương đối mẫu vật liệu ở cùng thời điểm thí nghiệm có thể được chia vật liệu ra loại giòn, đàn hồi, và dẻo. Vật liệu giòn là vật liệu có giá trị ứng suất lớn trong khi giá trị biến dạng tương đối bé như bê tông, kính. Vật liệu đàn hồi là vật liệu có giá trị ứng suất nhỏ trong khi giá trị biến dạng tương đối lớn hơn nhiều so với vật liệu giòn như cao su. Vật liệu dẻo khi đánh giá sự tương quan giá trị ứng suất và giá trị biến dạng tương đối thì có tính chất chung giữa vật liệu giòn và vật liệu đàn hồi như thép khi kéo ở nhiệt độ phòng thí nghiệm.

- 13 -

1.4.2. Mô đun đàn hồi Mô đun đàn hồi của vật liệu là đại lượng đặc trưng cho tính biến dạng đàn hồi

dưới sự tác dụng của tải trọng bên ngoài của vật liệu.

Mô đun đàn hồi hay mô đun Young có kí hiệu E là đại lượng nghịch đảo của hệ số giãn nở đàn hồi α E , được xác định theo công thức sau:

Pdh E= S ∆l đh l bđ

(I.33)

Trong đó: E : Mô đun đàn hồi, hay mô đun Young, N mm 2 ;

Pđh : Tải trọng xác định mô đun đàn hồi, N; S : Tiết diện ngang của mẫu vật liệu, mm 2 ; ∆l đh : Giá trị biến dạng tuyệt đối ứng với tải trọng Pđh , mm;

l bđ : Chiều dài ban đầu của mẫu vật liệu, mm.

Mô đun đàn hồi của vật liệu thay đổi khi ngoại lực tác dụng trong khoảng thời gian kéo dài, do ngoại lực sinh ra nội năng và nội năng chuyển thành nhiệt năng thoát ra môi trường điều đó làm giảm công đưa vật liệu về vị trí ban đầu. Mô đun đàn hồi của vật liệu cũng thay đổi khi có sự biến đổi nhiệt độ môi trường, do ảnh hưởng lực tương tác giữa các chất điểm dẫn đến thay đổi công mà nội năng sinh ra để đưa vật liệu về vị trí ban đầu.

Bảng 1.7. Bảng mô đun đàn hồi của một số vật liệu

Tên vật liệu

STT

E × 10 3 , N/mm 2

1

Polystyrene

3,2 ÷ 3,5

2

Cao su

3

Vật liệu gỗ

11 ÷ 16

4

Bê tông

21 ÷ 40

5

Bê tông cường độ cao

40 ÷ 52

6

Nhôm và hợp kim của nhôm

65 ÷ 73

7

Kính

60 ÷ 90

8

Đồng

125

9

Thép hợp kim thấp

4,9

200 ÷ 210

Xác định mô đun đàn hồi cho từng loại vật liệu cần quy định về hình dáng kích thước mẫu thí nghiệm, tải trọng, thời gian gia tải, nhiệt độ, giá trị biến dạng. Việc xác định mô đun đàn hồi có ý nghĩa đánh giá mức độ biến dạng và so sánh chất lượng của - 14 -

vật liệu cùng loại.

1.4.3. Cường độ Cường độ của vật liệu là khả năng chống lại sự phá hoại của ứng suất do tải trọng tác dụng trong điều kiện của phương pháp thử nhất định đối với mỗi loại mẫu.

Kết cấu xây dựng có thể chịu ứng suất do những trường hợp tải trọng khác nhau

như: Kéo, nén, uốn, cắt, kéo khi uốn, kéo khi ép chẻ, kéo khi bửa, tương ứng với nhiều loại cường độ được quy định trong các phương pháp thử tùy vào từng loại vật liệu. Có hai phương pháp chính để xác định cường độ vật liệu là phương pháp phá hoại và phương pháp không phá hoại. Trong phương pháp phá hoại cường độ vật liệu được xác định trên những mẫu tiêu chuẩn như bảng 1.8.

Vật liệu thường có cấu tạo không đồng chất nên cường độ của nó được xác định bằng cường độ trung bình của nhóm mẫu. Hình dáng, kích thước, trạng thái bề mặt mẫu, nhiệt độ và độ ẩm của môi trường, phương pháp tạo mẫu có ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm. Chẳng hạn mẫu hình lập phương kích thước nhỏ thì cường độ lớn hơn mẫu hình lập phương có kích thước lớn. Mẫu hình lập phương có cường độ lớn hơn mẫu lăng trụ khi cùng tiết diện ngang. Tốc độ tăng tải cũng ảnh hưởng đến cường độ mẫu. Nếu tốc độ tăng tải nhanh hơn tiêu chuẩn thì kết quả thí nghiệm sẽ tăng lên vì biến dạng dẻo không tăng kịp với sự tăng tải trọng.

Phương pháp không phá hoại là phương pháp xác định cường độ của vật liệu mà không phá hoại mẫu. Phương pháp này rất tiện lợi cho việc đánh giá cấu trúc dự đoán cường độ của cấu kiện hoặc kết cấu trong công trình.

Trong đó phương pháp âm học được dùng rộng rãi nhất. Đối với vật liệu bê tông người ta hay dùng phương pháp siêu âm. Khi đó cường độ bê tông được gián tiếp đánh giá qua tốc độ truyền xung siêu âm qua mẫu thử.

Vận tốc truyền xung siêu âm v sa (kilômét/giây ) hoặc (mét/giây ) được xác định

theo công thức: vsa =

(I.34)

Lsa ∆t sa

Trong đó: v sa : Vận tốc xung siêu âm, m s ; L sa : Chiều dài đường truyền xung siêu âm, mét, m; ∆t sa : Khoảng thời gian cần thiết để xung dao động truyền qua hết chiều dài

L sa , tính bằng giây, s.

Dựa vào v sa ta tìm được cách có thể xác định được cường độ trong phạm vi nhất định.

- 15 -

Bảng 1.8. Bảng cường độ và kích thước mẫu chuẩn của một số vật liệu

Công thức tính

Mô hình

Hình dáng

Cường độ nén

P

h

P a×b

R=

b

P

Cường độ nén R=

P

4× P π × d2

Bê tông nặng d × h = 150 × 300 Đá thiên nhiên

h

d × h = 50 × 50

d Cường độ uốn

P P 2 l2

P 2 l2

P/2

Gạch xây a × b × h = 220 × 105 × 60

3× P × l 2× b × h2

Ru =

Cường độ kéo khi

P/2

Bê tông nặng h

uốn

P/2 P/2 l3 l3 l3

R ku =

b

a

P×l b × h2

Cường độ kéo P

P

a

Rk =

4× P π × d2

a/2

a/2

R kb = δ bt ×

a× b× h = 600 × 150 × 150 Thép

a = 5× d

d a

Cường độ kéo khi bử a

P

Bê tông nặng a × b × h = 150 × 150 × 150 Đá thiên nhiên a × b × h = 50 × 50 × 50

a

P

Vật liệu

2× P b× h

h

Bê tông nặng a× b× h = 150 × 150 × 150

b a

P Cường độ kéo khi

P

Mẫu khoan

ép chẻ d

R kc =

2× P π×d×h

h

d

P

- 16 -

Vật liệu hạt liên kết bằng chất kết dính hữu cơ là bê tông nhựa, hỗn hợp đá trộn nhựa d × h = 101,6 × 63,5

1.4.4. Độ cứng Độ cứng của vật liệu là tính chất chống lại sự đâm xuyên của vật liệu khác cứng hơn.

Bảng 1.9. Bảng độ cứng bằng thang Morh, gồm có 10 khoáng vật mẫu

STT Độ cứng

Tên khoáng

Công thức hóa

vật mẫu

học

Đặc điểm độ cứng

1

1

Tan

Mg 3 [Si 4 O10 ][OH ]2 Rạch dễ dàng bằng móng tay

2

2

Thạch cao

CaSO 4 .2H 2 O

Rạch được bằng móng tay

3

3

Canxit

CaCO3

Rạch dễ dàng bằng dao thép

4

4

Fluorit

CaF2

Rạch bằng dao thép khi ấn nhẹ

5

5

Apatit

Ca 5 [PO 4 ]3 F

Rạch bằng dao thép khi ấn mạnh

6

6

Octocla

K[AlSi3O8 ]

Rạch xước “vật liệu kính”

7

7

Thạch anh

SiO 2

8

8

Topa

9

9

Coridon

Al2 [SiO 4 ](F, OH )2 Rạch được kính theo mức độ tăng dần Al2 O 3

10

10

Kim cương

C

Sức cản của mẫu vật liệu đối với sự phá hủy hoặc sự tạo thành biến dạng dư khi tác dụng các lực đủ lớn lên bề mặt đặc trưng bằng độ cứng. Khi phá hủy thì diện tích bề mặt tăng lên, mặt ngoài mẫu vật liệu bị biến dạng. Vì vậy độ cứng còn được coi như hệ số sức căng mặt ngoài đánh giá năng lượng tự do bề mặt của vật liệu. Độ cứng của vật liệu khoáng được đánh giá bằng bảng thang Morh, gồm có 10 khoáng vật mẫu được sắp xếp theo mức độ cứng tăng dần như ở trên bảng 1.9. Độ cứng của vật liệu sẽ tương ứng với độ cứng của khoáng vật nào đó mà khoáng vật đứng ngay trước nó không rạch được vật liệu, còn khoáng vật đứng ngay sau nó lại rạch xước được vật liệu. Ví dụ như vật liệu kính ở trên bảng 1.9 có độ cứng Morh 5 ÷ 6. Độ cứng của kim loại, gỗ có thể được xác định theo phương pháp Brinell. Độ

cứng của vật liệu được xác định dựa vào lực ép PHB lên viên bi thép có đường kính D HB và vết lõm có đường kính d HB do viên bi để lại trên bề mặt vật liệu.

HB =

PHB 2 × PHB = FHB π × D × D − D 2 − d 2 HB HB HB HB

(

)

Trong đó: HB : Độ cứng Brinell, kG mm 2 ;

PHB : Lực ép viên bi Brinell vào vật liệu thí nghiệm, kG ; - 17 -

(I.35)

FHB : Diện tích chịu lực của chỏm cầu Brinell, mm 2 ; d HB : Đường kính vết lõm bi thép Brinell vào của vật liệu, mm; D HB : Đường kính viên bi thép Brinell, mm. Đối với vật liệu kim loại, D HB là đường kính của viên bi có thể là 10; 5; 2,5; 1

(mm ) .

Tuy nhiên muốn kết quả đo được chính xác thì tải trọng cần chọn sao cho

đường kính (d HB ) của vết lõm nằm trong khoảng (0,2 ÷ 0,6) × D HB .

Thông thường, phép thử ở điều kiện được kiểm soát phải thực hiện tại nhiệt độ

(25 ± 5) o C . Thời gian tính từ khi bắt đầu đặt lực đến khi đạt tới lực thử không được ít hơn 2 giây và không nhiều hơn 8 giây. Đối với một số vật liệu có yêu cầu thời gian giữ lực thử có thể dài hơn 10 giây, thời gian này có thể thực hiện với dung sai ± 2 giây.

Chọn thời gian giữ lực thử tăng khi nhiệt độ chảy của vật liệu kim loại thấp.

Thông thường thời gian giữ lực thử có thể chọn như sau: Đối với kim loại đen và hợp kim loại đen HB = 140 ÷ 450 chọn 10 giây, HB < 140 chọn 30 giây. Đối với kim loại màu và hợp kim loại màu HB = 35 ÷ 130 chọn 30 giây, HB = 8 ÷ 35 chọn 60 giây.

Hình 1.2. Nguyên lý thử độ cứng Brinell

Lực PHB xác định theo công thức:

(I.36)

PHB = K HBi × D 2HB Trong đó: PHB : Lực ép viên bi Brinell vào vật liệu thí nghiệm, kG ; D HB : Đường kính viên bi thép Brinell, mm;

- 18 -

K HBi : Hệ số để tính lực ép viên bi Brinell.

Kim loại đen khi độ cứng Brinell 140 ÷ 450 thì K HBi = 30, khi độ cứng Brinell < 140 thì K HBi = 10. Kim loại màu khi độ cứng Brinell > 130 thì K HBi = 30, khi độ cứng Brinell 36 ÷ 130 thì K HBi = 10, khi độ cứng Brinell 8 ÷ 35 thì K HBi = 2,5.

Những vật liệu có độ cứng HB cao hơn 450 hoặc chiều dày mỏng từ 1 ÷ 2mm, để khắc phục thì trong kỹ thuật nhiệt luyện kim có thể sử dụng các phương pháp khác như Rockwell, Vickers, Knoop. Đối với vật liệu đàn hồi như cao su có thể dùng dụng cụ đo độ cứng Shore.

1.4.5. Độ mài mòn

Độ mài mòn của vật liệu ký hiệu M m (g cm 2 ) là tính chất chống lại những tác

động mài mòn của vật liệu khác do lực ma sát bề mặt. Nếu khối lượng của mẫu trước

khi thí nghiệm là m1 (g ) khối lượng của mẫu sau khi mài mòn là m 2 (g ) diện tích bị mài mòn là S (cm 2 )thì:

m1 − m 2 (I.37) S Độ mài mòn của vật liệu là chỉ tiêu sử dụng để đánh giá chất lượng sản phẩm khi chịu ma sát từ bề mặt như gạch granite, gạch ceramic, bê tông, vật liệu sử dụng để Mm =

gia công đánh bóng vật liệu khác.

Hình 1.3. Máy mài bê tông nặng kiểu ЛКИ-2, ЛКИ-3 (1- đĩa mài; 2- mẫu thử; 3- quả cân; 4- máy đếm vòng quay) 1.4.6. Độ hao mòn Độ hao mòn ký hiệu Q hm (% ) , là đặc trưng cho độ hao hụt vật liệu vừa do mài

mòn và do va chạm. Nếu khối lượng của mẫu trước khi thí nghiệm là m1 (g ) , khối - 19 -

lượng của mẫu còn lại là m 2 (g ) thì: Q hm =

m1 − m 2 × 100 m1

(I.38)

Dựa vào độ hao mòn của vật liệu được phân ra các loại là chống hao mòn rất

(Q hm < 4% ) , (Q hm > 15%) .

khỏe

khỏe

(Q hm = 4% ÷ 6% ) ,

yếu

(Q hm = 10% ÷ 15%) ,

và rất yếu

Độ hao mòn của vật liệu là chỉ tiêu sử dụng để đánh giá khả năng chống hao

mòn như cốt liệu lớn sử dụng cho bê tông làm áo đường.

Hình 1.4. Nguyên lý thử độ hao mòn của máy Los Angeles 1.4.7. Hệ số phẩm chất

Hệ số phẩm chất k pc (daN cm 2 ) hay còn gọi là hệ số chất lượng kết cấu là một

đại lượng đặc trưng bằng tỉ số giữa cường độ tiêu chuẩn quy định R TC , (daN cm 2 ) và khối lượng thể tích tiêu chuẩn quy định ρ v.TC của vật liệu. Trong đó ρ v.TC không lấy

thứ nguyên nhưng giá trị được tính bằng tấn trên một mét khối hoặc (kg dm 3 ) hay

(g

cm 3 ) .

k pc =

(I.39)

R TC

ρ v.TC

- 20 -

Bảng 1.10. Bảng hệ số phẩm chất của một số vật liệu

Tên vật liệu

STT

Cường độ tiêu chuẩn quy định của vật liệu, R TC

tiêu chuẩn quy định của vật liệu, ρ v.TC

Hệ s ố phẩm chất, k pc

(daN cm )

-

(daN cm )

2

Khối lượng thể tích

2

1

Gạch

100

1,8

56

2

Bê tông nhẹ

100

0,8

125

3

Bê tông nặng

400

2,4

167

4

Bê tông cường độ cao

550

2,45

225

5

Thép

2600

7,85

331

6

Thép cường độ cao

10000

7,85

1274

7

Hợp kim nhôm

4700

2,7

1741

8

Gỗ

1000

0,5

2000

9

Chất dẻo thủy tinh

4500

2

2250

1.4.8. Hệ số mềm Hệ số mềm của vật liệu được xác định bằng tỉ số giữa cường độ nén hoặc độ

nén dập ở trạng thái bão hòa nước (R n .BH ) và trạng thái khô (R n .kh ) . km =

R n.BH R n.kh

(I.40)

Dựa vào hệ số mềm có thể nhận định khả năng làm việc trong điều kiện độ ẩm của môi trường thay đổi, từ đó làm cơ sở lựa chọn loại vật liệu hợp lý khi sử dụng như cho một số đá thiên nhiên nguyên khai.

1.4.9. Độ mịn và tỉ diện Độ mịn của vật liệu rời là đại lượng đánh giá kích thước hạt. Độ mịn cũng là đại lượng đặc trưng cho mức độ nghiền mịn của vật liệu khi sản xuất. Dựa vào độ mịn có thể so sánh mối tương quan giữa hàm lượng khối lượng và kích thước hạt cho các loại vật liệu. Độ mịn của vật liệu có thể xác định bằng cách sàng, có thể sàng khô hoặc sàng ướt, bằng khả năng sa lắng, khả năng thẩm thấu khí, hấp thụ khí, sàng bằng đệm khí và bằng cách quy đổi về tỉ diện.

Tỉ diện hay còn gọi là bề mặt riêng được quy ước biểu thị bằng tổng diện tích bề mặt của các hạt có trong một đơn vị khối lượng, thường có đơn vị tính là cm 2 /g .

1.4.10. Tuổi thọ Tuổi thọ của vật liệu là tính chất giữ được khả năng làm việc trong một thời - 21 -

gian nhất định. Tuổi thọ của vật liệu khi sử dụng ảnh hưởng đến tuổi thọ công trình.

Tuổi thọ của từng loại vật liệu phụ thuộc nhều yếu tố như thành phần hóa, thành phần khoáng, cấu trúc hoặc công nghệ chế tạo ra vật liệu, môi trường sử dụng. Dựa vào tuổi thọ của vật liệu người ta có thể lựa chọn vật liệu sao cho phù hợp với từng loại công trình.

Câu hỏi Câu 1: Công thức tính khối lượng riêng vật liệu hỗn hợp có hai thành phần?

Câu 2: Công thức tính khối lượng riêng vật liệu hỗn hợp có nhiều thành phần?

Câu 3: Cách xác định khối lượng thể tích mẫu vật liệu hình dáng không rõ ràng?

Câu 4: Một loại mẫu đá thiên nhiên hình trụ có chiều cao là h (cm ) và đường kính là d

(cm ) , có khối lượng khô là

m k (g ) , khi đun sôi trong nước một thời gian để đạt mức

hút nước bão hòa, làm sạch nước đọng bề mặt mẫu và cân được khối lượng mẫu là m w (g ) . Hãy trình bày cách tính: Khối lượng thể tích khi khô, khối lượng thể tích khi

ẩm, độ rỗng, độ đặc, độ bão hòa nước theo khối lượng, độ bão hòa nước theo thể tích, độ ẩm, hệ số bão hòa nước, khi biết khối lượng riêng của mẫu là ρ a (g cm 3 ) ?

Câu 5: Một mẫu đất sét có khối lượng ban đầu là m1 với độ ẩm tương ứng là Wa .1 , sau khi đổ một lượng nước thêm vào và nhào trộn đều thì đạt độ ẩm Wa .2 , Hãy trình bày cách tính khối lượng nước đổ thêm vào, giả thiết khi nhào trộn lượng nước trong đất sét không thất thoát hay bay hơi?

- 22 -

CHƯƠNG II. VẬT LIỆU ĐÁ THIÊN NHIÊN 2.1. Khái niệm Đá thiên nhiên có ở hầu khắp mọi nơi trong vỏ trái đất. Đó là những khối khoáng chất chứa một hay nhiều khoáng vật khác nhau. Còn vật liệu đá thiên nhiên được khai thác chế tạo từ đá thiên nhiên, chủ yếu bằng cách gia công cơ học, do đó tính chất của vật liệu đá thiên nhiên giống tính chất của đá gốc.

Vật liệu đá thiên nhiên từ xa xưa đã được sử dụng phổ biến trong xây dựng, vì có cường độ chịu nén cao, khả năng trang trí, bền vững trong môi trường, hơn nữa nó còn là vật liệu sẵn có ở một số địa phương do đó giá thành tương đối thấp. Bên cạnh những ưu điểm cơ bản trên, vật liệu đá thiên nhiên cũng có một số nhược điểm như khối lượng thể tích lớn, việc vận chuyển và thi công khó khăn, ít nguyên khối và một số đá có độ cứng quá cao, quá trình gia công đa dạng.

2.2. Phân loại Tính chất cơ lý cũng như phạm vi ứng dụng của vật liệu đá thiên nhiên được quyết định bởi điều kiện hình thành và thành phần khoáng vật. Căn cứ vào điều kiện hình thành và thành phần khoáng vật có thể chia đá thiên nhiên làm ba loại là đá mác ma, đá trầm tích và đá biến chất.

Dựa vào khối lượng thể tích, đá thiên nhiên nguyên khai được chia ra hai loại là đá nhẹ ρ v ≤ 1,8 g cm 3 và đá nặng ρ v > 1,8 g cm 3 .

Dựa vào cường độ nén, đá thiên nhiên nguyên khai được chia ra các cấp. Đá

nhẹ: 5, 10 , 15, 75, 100 , 150 (daN cm 2 ) . Đá nặng: 100, 150, 200, 400, 600, 800, 1000

(daN cm ) . Trong đó cường độ nén được xác định ở trạng thái bảo hòa nước của mẫu 2

đá hình lập phương cạnh a×a×a = 5×5×5 (cm ) , hoặc mẫu hình trụ d×h = 5×5 (cm ) .

Dựa vào hệ số mềm, vật liệu đá thiên nhiên được chia thành các nhóm sau:

k m ≤ 0,6 , k m = 0,6 ÷ 0,75 , k m = 0,75 ÷ 0,9 , k m = 0,9 ÷1. Vật liệu đá bền nước khi k m ≥ 0,75.

Dựa vào yêu cầu sử dụng và mức độ gia công vật liệu đá thiên nhiên được chia ra các loại sản phẩm như đá hộc, đá dăm, cát dăm hay cát nghiền, mạt đá, bột đá, đá đẽo, đá phiến, đá kiểu.

2.3. Đá mác ma 2.3.1. Khái niệm đá mác ma Đá mác ma là do khối silicat nóng chảy từ lòng trái đất xâm nhập lên lớp vỏ hoặc ra ngoài mặt đất nguội đi tạo thành. Do vị trí và điều kiện nguội của các khối mác - 23 -

ma khác nhau nên cấu tạo và tính chất của chúng cũng khác nhau. Đá mác ma được phân ra hai loại là đá xâm nhập và đá phún xuất. Đá mác ma xâm nhập ở sâu hơn trong vỏ trái đất, chịu áp lực lớn hơn của các lớp trên và nguội dần đi mà thành. Do đó nó có đặc tính là cấu trúc tinh thể lớn, đá đặc chắc, cường độ cao, ít hút nước. Đá phún xuất được tạo ra do mác ma phun lên trên mặt đất, do nguội nhanh trong điều kiện nhiệt độ và áp suất thấp các khoáng không kịp kết tinh hoặc chỉ kết tinh được một bộ phận với kích thước tinh thể bé, chưa hoàn chỉnh, còn đa số tồn tại ở dạng vô định hình. Mặt khác các chất khí và hơi nước không kịp thoát ra, để lại nhiều lỗ rỗng làm cho đá nhẹ, có loại mà khối lượng thể tích của đá nhỏ hơn so với nước.

2.3.2. Phân loại đá mác ma Căn cứ vào hàm lượng ôxit silic đá mác ma còn được chia ra các loại: Mác ma

axit

SiO 2 > 65% ,

mác

ma

trung tính

SiO 2 = (55 ÷ 65)% ,

mác

ma

bazơ

SiO 2 = (45 ÷ 55)% , mác ma siêu bazơ SiO 2 < 45% .

2.3.3. Thành phần khoáng vật của đá mác ma Thành phần khoáng vật của đá mác ma rất phức tạp nhưng có một số khoáng

vật quan trọng nhất, quyết định tính chất cơ bản của đá đó là thạch anh, fenspat và mica.

Thạch anh là SiO 2 ở dạng kết tinh trong suốt hoặc màu trắng và trắng sữa. Độ cứng Morh 7, khối lượng riêng 2,65 g cm3 , cường độ nén 10000 daN cm 2 , chống mài mòn và axit cao, trừ một số axit mạnh. Ở nhiệt độ thường, thạch anh không tác dụng với vôi, nhưng ở trong môi trường hơi nước bão hòa và nhiệt độ 175 ÷ 200 o C có thể sinh ra phản ứng silicát.

Fenspat bao gồm: Fenspat kali còn được gọi là octocla là K 2 O.Al2 O 3 .6SiO 2 , fenspat natri còn được gọi là plagiocla là

Na 2 O.Al2 O 3 .6SiO 2 ,

fenspat canxi

CaO.Al2 O 3 .2SiO 2 . Tính chất cơ bản của fenspat có màu biến đổi từ màu trắng, trắng xám, vàng, hồng và đỏ, độ cứng Morh 6 ÷ 7, khối lượng riêng 2,55 ÷ 2,76 g cm3 , cường độ nén 1200 ÷ 1700 daN cm 2 , khả năng chống phong hóa kém, kém ổn định đối với nước mềm hay nước có chứa CO 2 .

Mica là những alumôsilicát ngậm nước rất dễ tách thành lớp mỏng. Mica thường có hai loại mica trắng và mica đen. Mica có độ cứng Morh 2 ÷ 3, khối lượng riêng 2,76 ÷ 3,2 g cm 3 . Khi đá chứa nhiều mica sẽ làm cho quá trình mài nhẵn, đánh bóng sản phẩm vật liệu khó hơn. Mica trắng là loại khoáng muscôvít - 24 -

K 2 O.Al2 O 3 .6SiO 2 .2H 2 O trong suốt như thủy tinh, chống ăn mòn hóa học tốt, cách điện, cách nhiệt tốt. Mica đen là loại khoáng biôtít K (Mg, Fe)3 Si 3 AlO10 (OHF)2 kém ổn định hóa học hơn mica trắng. Ngoài hai loại trên còn gặp vecmiculit được tạo thành do

sự oxy hóa và thủy hóa biotit. Khi nung ở 900 ÷ 1000 o C nước sẽ mất đi, thể tích vecmiculit tăng 18 ÷ 25 lần.

Ngoài ra trong đá mác ma còn có các khoáng vật sẫm màu như: Olivin

(Mg, Fe)2 SiO 4 , Augít hay pirôxen Ca (Mg, Fe, Al)(Al, Si 2 O6 ) . Hocblen hay ampibon (Na, Ca )2 (Mg, Fe, Al)5 Si 6 (Si, Al)2 O 22 (OH )2 . Các khoáng vật này có màu từ xanh xám

đến xanh đen. Đá có nhiều loại khoáng vật tối màu thì có màu xanh, xanh đen, và có đặc điểm cứng giòn nên khó mài bóng, cưa xẻ.

2.3.4. Tính chất công dụng của đá mác ma 2.3.4.1. Đá mác ma xâm nhập Đá granit: Là loại đá axit, có cấu trúc tinh thể hạt lớn là chủ yếu, gồm có các khoáng vật thạch anh, fenspat và một ít mica. Đá granit thường có màu tro nhạt, vàng

nhạt hoặc màu hồng, hoặc đen. Đây là loại đá rất đặc, khối lượng riêng 2,6 ÷ 2,7 g cm 3 , khối lượng thể tích 2,6 g cm 3 , độ hút nước nhỏ: H p < 1% , độ cứng Morh 6 ÷ 7, cường độ nén 1200 ÷ 2500 daN cm 2 , độ chịu lửa kém, khả năng chống phong hóa kém, dai, dễ mài bóng. Đá granit được sử dụng rộng rãi trong xây dựng như là ốp tường, lát nền, trang trí. Đá sienit: Là loại đá trung tính, thành phần khoáng vật chủ yếu là octocla, plagiocla axit, các khoáng vật màu sẫm như ampibon, pyroxene, biotit, một ít mica, rất ít thạch anh. Sienit màu tro hồng có cấu trúc toàn tinh đều đặn, khối lượng riêng 2,7 ÷

2,9 g cm 3 , khối lượng thể tích 2,4 ÷ 2,8 g cm 3 , cường độ nén 1500 ÷ 2000 daN cm 2 .

Sienit được ứng dụng khá rộng rãi trong xây dựng. Đá diorit: Là loại đá trung tính, thành phần khoáng vật chủ yếu khoảng 75% plagiocla trung tính, còn lại là hocblen, augit, biotit, amfibon và một ít mica và pyroxen. Diorit thường có màu xám, xám lục có xem các vết sẫm và trắng, khối lượng thể tích 2,9 ÷ 3,3 g cm 3 , cường độ nén 2000 ÷ 3500 daN cm 2 . Diorit dai, chống va chạm tốt, chống phong hóa cao, dễ mài bóng, sử dụng tấm lát đường, tấm ốp. Đá gabrô: Là loại đá bazơ, có cấu trúc hiển tinh là chủ yếu, thành phần khoảng 50% khoáng vật sẫm màu như pyroxene, ampibon, olivine. Đá gabrô có màu xám, xanh, xanh đen, có thể mài nhẵn, khối lượng thể tích 2,9 ÷ 3,3 g cm 3 , cường độ nén 2000 ÷ 3500 daN cm 2 . Gabrô được sử dụng làm đá dăm, đá tấm để lát mặt đường, ốp trang trí cho công trình.

- 25 -

2.3.4.2. Đá mác ma phún xuất Điaba: Là đá có thành phần tương tự gabrô, là loại đá trung tính, có cấu trúc hạt

nhỏ, hạt vừa xen lẫn với kết cấu toàn tinh. Thành phần khoáng vật gồm có fenspat, pyroxen, màu xám hoặc màu xanh nhạt, cường độ nén 3000 ÷ 4000 daN cm 2 . Đá điaba rất dai, khó mài mòn, được sử dụng chủ yếu làm đá rải đường và nguyên liệu đá đúc.

Bazan: Là đá có thành phần khoáng vật giống đá gabrô, là loại đá bazơ. Chúng

có cấu trúc bán tinh hoặc cấu trúc poocfia. Đá bazan là loại đá nặng nhất trong các loại đá mác ma, khối lượng thể tích 2,9 ÷ 3,5 g cm3 , cường độ nén 1000 ÷ 5000 daN cm 2 ,

rất cứng và giòn, khả năng chống phong hóa cao, rất khó gia công. Đá bazan là loại đá phổ biến nhất trong xây dựng, được sử dụng để lát đường làm cốt liệu bê tông, tấm ốp chống ăn mòn.

Anđesit: Là loại đá trung tính, thành phần của nó gồm plagiocla trung tính, các khoáng vật sẫm mầu như amfibon, pyroxene và mica. Đá có cấu trúc ẩn tinh và cấu trúc dạng poocfia, có màu tro vàng, hồng, lục. đá andesit có khả năng hút nước lớn, khối lượng thể tích 2,2 ÷ 2,7 g cm3 , cường độ nén 1200 ÷ 2400 daN cm 2 , chịu được axit nên được dùng để làm vật liệu chống axit, chế tạo tấm ốp hoặc đá dăm cho bê tông chống axit.

Ngoài các đá đặc chắc ở trên, trong đá mác ma phún xuất còn có tro núi lửa, túp núi lửa, đá bọt, tup dung nham.

Tro núi lửa thường ở dạng bột màu xám, những hạt lớn gọi là cát núi lửa. thành phần tro và cát núi lửa chứa nhiều ôxit silic hoạt tính. Tup núi lửa là loại đá rỗng, được tạo thành do quá trình tự lèn chặt của tro núi lửa. Đá bọt là loại thủy tinh núi lửa, độ rỗng đến 80%, được tạo thành khi dung nham nguội lạnh nhanh trong không khí. Đá bọt có kích thước 5 ÷ 30mm, khối lượng thể tích trung bình 0,5 g cm3 , độ hút nước thấp vì các lỗ rỗng lớn và kín, hệ số dẫn nhiệt nhỏ 0,12 ÷ 0,2 kCal/ (m.o C.h ) , cường độ

nén 20 ÷ 30 daN cm 2 . Cát núi lửa, đá bọt được dùng làm cốt liệu cho bê tông nhẹ.

Ngoài ra tro núi lửa, túp núi lửa, đá bọt thường dùng phụ gia hoạt tính cho chất kết dính vô cơ.

Túp dung nham do tro và cát núi lửa rơi vào dung nham nóng chảy sinh ra. Nó là loại đá thủy tinh rỗng có màu hồng, tím, có khối lượng thể tích 0,75 ÷ 1,4 g cm3 , cường độ nén 60 ÷ 100 daN cm 2 , hệ số dẫn nhiệt trung bình 0,3 kCal/ (m.o C.h ) . Trong xây dựng tup dung nham được khai thác làm blôc để xây tường, sản xuất đá dăm cho bê tông nhẹ.

- 26 -

2.4. Đá trầm tích 2.4.1. Khái niệm đá trầm tích Đá trầm tích được tạo thành trong điều kiện nhiệt động học của vỏ trái đất thay đổi. Các loại đất đá khác nhau do sự tác động của các yếu tố nhiệt độ, nước và các tác dụng hóa học mà bị phong hóa vỡ vụn. Sau đó chúng được gió và nước cuốn đi rồi lắng đọng lại thành từng lớp. Dưới áp lực và trải qua các thời kỳ địa chất chúng được gắn kết lại bằng các chất keo kết thiên nhiên tạo thành đá trầm tích. Do điều kiện hình thành như vậy nên đá trầm tích có đặc điểm chung là tính phân lớp rõ rệt, chiều dày, màu sắc, thành phần, độ lớn của hạt, độ đặc, độ cứng của các lớp cũng khác nhau. Độ hút nước lại cao hơn và cường độ chịu lực của đá trầm tích thấp hơn đá mác ma.

2.4.2. Phân loại đá trầm tích Đá trầm tích rất phổ biến, dễ gia công nên được sử dụng khá rộng rãi. Căn cứ vào điều kiện tạo thành, đá trầm tích được chia thành ba loại chính là trầm tích cơ học, trầm tích hóa học, trầm tích hữu cơ.

Đá trầm tích cơ học được tạo thành do phong hóa của nhiều loại đá có trước, thành phần khoáng vật rất phức tạp. Có loại hạt rời phân tán như cát, sỏi, đất sét, có loại các hạt rời bị gắn với nhau bằng chất gắn kết thiên nhiên như sa thạch hoặc cuội kết.

Đá trầm tích hóa học được tạo thành do các chất hòa tan trong nước lắng đọng xuống, rồi gắn kết lại. Đặc điểm là hạt rất nhỏ, thành phần khoáng vật tương đối đơn giản và đều hơn đá trầm tích cơ học, loại này phổ biến nhất là đôlômit, manhezít, túp

đá vôi, thạch cao, anhyđrít, muối mỏ. Đá trầm tích hữu cơ được tạo thành do sự tích tụ xác vô cơ của các loại động vật và thực vật sống trong nước biển, nước ngọt đó là những loại đá cacbonat và silic khác nhau như đá vôi, đá vôi vỏ sò, đá phấn, đá điatômit và trepan, than đá.

2.4.3. Thành phần khoáng vật của đá trầm tích Nhóm ôxit silic: Nhóm ôxit silic có các khoáng như là opan, chanxedon, thạch anh trầm tích.

Opan (SiO 2 .2H 2O ) là khoáng vô định hình, khi nung nóng một phần nước bị

mất đi. Opan thường không màu hoặc màu trắng sữa, nhưng nếu lẫn tạp chất có thể có màu vàng, xanh hoặc đen, có khối lượng riêng 1,9 ÷ 2,5 g cm3 , độ cứng Morh 5 ÷ 6, giòn.

Chanxedon (SiO 2 ) là họ hàng của thạch anh, cấu tạo ẩn tính dạng sợi. Màu

- 27 -

trắng, xám, vàng sáng, tro, xanh, khối lượng riêng 2,6 g cm3 , độ cứng Morh 6.

Chanxedon được tạo thành từ sự tái kết tinh opan hoặc lắng đọng trực tiếp từ dung dịch cùng với opan và thạch anh.

Thạch anh trầm tích được lắng đọng trực tiếp từ dung dịch và cũng có thể do tái kết tinh từ opan và chanxedon. Trong các loại đá trầm tích tồn tại cả thạch anh mác ma và thạch anh trầm tích.

Nhóm cacbonat: Nhóm cacbonat có các khoáng như canxit, đôlômit và manhezit.

Canxit (CaCO3 ) là khoáng màu trắng, khi có lẫn tạp chất thì có màu xám vàng,

hồng hoặc xanh, hồng hoặc xanh, khối lượng riêng 2,7 g cm3 , độ cứng Morh 3, cường

độ trung bình, dễ tan trong nước chứa khí CO 2 . Đôlômit CaMg(CO3 )2 là khoáng vật có màu hoặc trắng, khối lượng riêng 2,8 g cm3 , độ cứng Morh 5 ÷ 6, cường độ lớn hơn canxit. Đôlômit được dùng làm

nguyên liệu sản xuất chất kết dính đôlômi, làm vật liệu chịu lửa đôlômit, cũng như các loại đá xây, đá dăm cho bê tông.

Manhezit (MgCO 3 ) là khoáng màu trắng, xám, vàng hoặc nâu, khối lượng

riêng 3,0 g cm 3 , độ cứng Morh 3,5 ÷ 4,5. Manhezit được dùng làm nguyên liệu sản xuất chất kết dính manhezi, làm vật liệu chịu lửa manhezi.

Nhóm sunfát: Nhóm sunfát có các khoáng như thạch cao và anhydrit.

Thạch cao (CaSO 4 .2H 2O ) là khoáng có màu trắng, khi có tạp chất thì có màu

xanh, vàng hoặc đỏ, khối lượng riêng 2,3 g cm3 , độ cứng Morh 2. Thạch cao được tạo thành do thủy hóa anhydrit và do nước chứa axit H 2SO 4 tác dụng với đá vôi.

Anhydrit (CaSO 4 ) là khoáng có màu trắng, đôi khi màu xanh da trười, khối lượng riêng 3,0 g cm 3 , độ cứng Morh 3 ÷ 3,5. Anhydrit tác dụng với nước ở áp lực thấp chuyển thành thạch cao và tăng thể tích 30%.

Nhóm các khoáng sét: Nhóm các khoáng sét có các khoáng caolinit, môntmôrilônit, mica ngập nước.

Caolinit, Al4 [Si 4O10 ](OH )8 hay Al2O3 .2SiO 2 .2H 2O là khoáng màu trắng, đôi

khi có màu vàng ngà, khối lượng riêng 2,6 g cm3 , độ cứng Morh 1. Caolinit được hình thành do kết quả phân hủy fenspat, mica và một số loại silicat khác ở điều kiện pH = 6 ÷ 7. Caolinit là thành phần chủ yếu của cao lanh và các loại đất sét đa khoáng.

Môntmôrilônit, Al2 O 3 .4SiO 2 .nH 2 O là khoáng sét được tạo thành trong môi trường kiềm có pH = 7,3 ÷ 10,3. Môntmôrilônit là khoáng chính của đất sét bentônit và thường có trong các loại đá trầm tích. Các tạp chất sét làm cho độ bền nước của đá - 28 -

vôi và sa thạch giảm đi.

Mica ngậm nước được hình thành do sự phân hủy mica và một số silicat.

2.4.4. Tính chất công dụng của đá trầm tích Đá vôi: Thành phần khoáng vật chủ yếu của đá vôi là canxit, ít khi ở dạng tinh khiết, mà thường bị lẫn các tạp chất như silic, đất sét, bitum. Đá vôi có màu sắc từ trắng đến màu tro, xanh nhạt, vàng và cả màu hồng xẫm, màu đen. Đá vôi có độ cứng Morh 3, khối lượng thể tích 1,7 ÷ 2,6 g cm 3 , cường độ nén 1700 ÷ 2600 daN cm 2 , độ hút nước 0,2 ÷ 0,5%. Đá vôi canxit và đá vôi đôlômit là loại đặc chắc có tính năng cơ học tốt. Đá vôi nhiều silic có cường độ cao hơn, nhưng giòn và cứng. Đá vôi khi chứa nhiều sét lớn hơn 3% thì độ bền nước kém. Đá vôi rỗng gồm có đá vôi vỏ sò, thạch nhũ, có khối lượng thể tích 0,8 ÷ 1,8 g cm3 , cường độ nén 4 ÷ 150 daN cm 2 . Các loại

đá vôi rỗng thường dùng để sản xuất vôi hoặc làm cốt liệu cho bê tông nhẹ. Đá vôi sử dụng sản xuất chất kết dính vôi, xi măng, chất trợ dung trong luyện gang, khối xây, trang trí.

Sa thạch: Phần lớn sa thạch ở dạng hạt rời tự do như cát, sỏi, cuội. và ở dạng khối do keo thiên nhiên mà thành như cát kết, sỏi kết. Cường độ của sa thạch cao khoảng 3000 daN cm 2 . Sa thạch hạt rời như cát, sỏi, sử dụng làm cốt liệu cho vữa và bê tông. Sử dụng đá cuội làm viên xây, trang trí, ốp mặt ngoài cho những công trình chịu ảnh hưởng sự phá hủy mạnh của môi trường, làm bi nghiền nguyên liệu trong công nghệ sản xất gạch ceramic. Đất sét: Có thể gọi đất sét có độ dẻo cao là loại đá trầm tính do ảnh hưởng của lượng nước bên trong được thể hiện khi khô. Đất sét có nhiều loại được sử dụng để sản xuất các sản phẩm như gạch, ngói, xi măng, dung dịch bentônit.

2.5. Đá biến chất 2.5.1. Khái niệm đá biến chất Đá biến chất được hình thành từ sự biến tính của đá mác ma hoặc cùng với đá trầm tích do tác động của nhiệt độ cao hay áp lực lớn và các chất hoạt tính hóa học, gọi là quá trình biến chất. Các chất hoạt tính hóa học thường gặp nhất là nước và axit cacbonic.

2.5.2. Phân loại đá biến chất Cấu tạo của đá biến chất được chia thành hai loại là cấu tạo phân phiến và cấu tạo không phân phiến. Sự hình thành các lớp trong đá biến chất được gọi là sự phân phiến ví dụ như đá gơnai, đá phiến sét. Đá có cấu tạo không phân phiến không có hoa - 29 -

văn theo từng lớp như đá hoa, đá quartzit.

2.5.3. Thành phần khoáng vật của đá biến chất Các khoáng vật trong đá biến chất chủ yếu là các khoáng vật nằm trong đá mác ma và đá trầm tích.

2.5.4. Tính chất công dụng của đá biến chất Đá gơnai: Được tạo thành do granit tái kết tinh và biến chất dưới tác dụng của áp lực cao. Loại đá này có cấu tạo phân lớp nên cường độ theo các phương cũng khác nhau, dễ bị phong hóa và tách lớp, được dùng chủ yếu làm tấm ốp, tấm lát vỉa hè. Đá diệp thạch sét: Được tạo thành do đất sét bị biến chất dưới tác dụng của áp lực cao. Đá có màu xanh sẫm, ổn định đối với không khí, dễ tách thành lớp mỏng, được sử dụng làm tấm lợp. Đá hoa: Được tạo thành do đá vôi hoặc đá đôlômit tái kết tinh và biến chất dưới tác dụng của áp lực cao. Loại đá này có nhiều màu sắc như trắng, vàng, hồng, đỏ, đen, cường độ nén 1200 ÷ 3000 daN cm 2 , dễ gia công cơ học, được dùng để sản xuất đá ốp lát hoặc làm cốt liệu cho bê tông granitô. Đá quartzit: Được tạo thành do sa thạch tái kết tinh. Đá có màu trắng, đỏ hay tím, chịu phong hóa tốt, cường độ nén 4000 daN cm 2 , độ cứng lớn. Đá quartzit được sử dụng để xây trụ cầu, chế tạo tấm ốp, làm đá dăm, đá hộc, làm nguyên liệu sản xuất vật liệu chịu lửa.

2.6. Hiện tượng ăn mòn đá thiên nhiên và biện pháp khắc phục 2.6.1. Hiện tượng ăn mòn Đá dùng trong xây dựng thường bị ăn mòn trong những môi trường khi tiếp xúc với nước. Trong nước có chứa khí SO 2 , Cl 2 , CO 2 , môi trường có độ pH thấp, vi sinh vật, thực vật, là điều kiện dễ xảy ra phản ứng hóa học gây hòa tan rửa trôi thành phần khoáng vật của đá.

CaCO3 + H 2 O + CO 2 = Ca (HCO3 )2

CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + CO 2 + H 2 O Các muối Ca (HCO 3 )2 , CaCl 2 dễ hòa tan nên đá bị ăn mòn.

Ca (HCO3 )2 = Ca 2 + + 2HCO3− CaCl 2 = Ca 2 + + 2Cl −

Các phản ứng hóa học thủy phân, hyđrát hóa, ôxi hóa.

KAlSi3O8 + 2H + + 9H 2 O = Al2Si 2 O 5 (OH )4 + 4H 2SO 4 + 2K + - 30 -

CaSO 4 + 2H 2O = CaSO 4 .2H 2O 4FeSiO3 + O 2 + H 2O = 4FeO(OH ) + 4SiO 2

Khi trong đá chứa nhiều vùng thành phần khoáng vật khác nhau thì cũng bị phá hoại nứt nẻ và vỡ vụn nhanh hơn do sự giãn nở nhiệt không đồng đều, thường gọi là tính cát khai.

2.6.2. Biện pháp khắc phục Để bảo vệ vật liệu đá thiên nhiên cần phải ngăn cản nước và các dung dịch thấm sâu vào bên trong. Có thể ốp bề mặt ngoài bằng các vật liệu chống ăn mòn tốt hơn hoặc sử dụng sơn phủ các loại hóa chất chống thấm. Chọn loại vật liệu đá thiên nhiên phù hợp với môi trường sử dụng, đồng thời tạo điều kiện thoát nước tốt trên bề mặt cho công trình đá.

Câu hỏi Câu 1: Trình bày các mỏ đá thiên nhiên và hình thức khai thác hiện nay?

Câu 2: Trình bày về thành phần khoáng vật, công dụng của loại đá mác ma?

Câu 3: Trình bày về thành phần khoáng vật, công dụng của loại đá trầm tích?

Câu 4: Trình bày về thành phần khoáng vật, công dụng của loại đá biến chất?

Câu 5: Trình bày hiện tượng bị ăn mòn và biện pháp khắc phụ cho vật liệu đá thiên nhiên?

- 31 -

CHƯƠNG III. VẬT LIỆU GỐM XÂY DỰNG 3.1. Khái niệm và phân loại 3.1.1. Khái niệm Vật liệu gốm xây dựng là sản phẩm đá nhân tạo, sản xuất từ nguyên liệu chính là đất sét, được hóa đá bằng công nghệ vật liệu nung. Ưu điểm chủ yếu của vật liệu gốm là độ bền và tuổi thọ cao, không cháy, với công nghệ sản xuất gốm thô khá đơn giản. Song vật liệu gốm vẫn còn những hạn chế do sử dụng nguyên liệu quý là đất sét trắng, sản phẩm giòn, dễ vỡ và tương đối nặng. Để có được nguồn năng lượng nung còn là lựa chọn quan trọng trong sản xuất sản phẩm gốm tinh.

3.1.2. Phân loại Sản phẩm gốm xây dựng rất đa dạng về chủng loại và tính chất để phân loại vật liệu gốm người ta có thể sử dụng các cơ sở như: Theo công dụng, theo cấu tạo, theo công nghệ sản xuất, theo phương pháp tạo hình.

Theo công dụng gồm: Xây, lợp, ốp, lát, thông gió, cách âm, cách ẩm, bảo ôn cách nhiệt, chịu lửa, chịu axit, trang trí, sản phẩm kỹ thuật vệ sinh.

Theo cấu tạo: Vật liệu gốm được phân loại thành hai nhóm là gốm đặc khi độ hút nước theo khối lượng H p < 5% và gốm rỗng khi H p ≥ 5% .

Theo công nghệ sản xuất: Vật liệu gốm được phân loại thành hai nhóm là gốm tinh và gốm thô. Gốm tinh ứng với công nghệ sản xuất phức tạp đồng quá trình gia công nguyên liệu gốm đạt tới hạt mịn. Những sản phẩm gốm thô có công nghệ sản xuất khá đơn giản, quá trình gia công nguyên liệu không cần thiết đạt độ mịn cao và sự đồng đều đảm bảo được yêu cầu ở một số sản phẩm cụ thể.

Theo phương pháp tạo hình: Có thể sử dụng đặc điểm trạng thái của phối liệu làm nền hay biện pháp chính của công nghệ mà thường được gọi như phương pháp đúc rót, phương pháp dẻo, ép bán khô, cán bán khô, tạo hình ở trạng thái nóng chảy.

Phương pháp đúc rót thường được sử dụng để sản xuất sứ vệ sinh, với độ ẩm

tạo hình của hồ phối liệu khoảng (28 ÷ 40 )% .

Phương pháp dẻo được sử dụng để sản xuất một số vật liệu như: Gạch xây đất sét, ngói đất sét nung, ngói đất sét nung có tráng men, gạch lá dừa, gạch lát đất sét nung, gạch trang trí đất sét nung, ống sành. Độ ẩm tạo hình dẻo của khối phối liệu dẻo thường khoảng (18 ÷ 25)% .

Phương pháp ép bán khô để sản xuất một số vật liệu như: Gạch ceramic, gạch granít, ngói tráng men. Phương pháp cán bán khô được sử dụng để sản xuất gạch ceramic, gạch granít. Độ ẩm tạo hình của bột phối liệu để ép và cán bán khô khoảng - 32 -

(5 ÷ 7 )% .

Phương pháp tạo hình ở trạng thái nóng chảy sử dụng để sản xuất vật liệu trong xây dựng như sản phẩm sỏi keramzit.

3.2. Nguyên liệu sản xuất 3.2.1. Đất sét Thành phần chính của đất sét là các khoáng alumosilicat ngậm nước

(nAl2O3 .mSiO 2 .pH 2O ) . Trong đó có hai khoáng vật chính quan trọng là khoáng caolinit (2SiO 2 .Al2 O 3 .2H 2 O ) và môntmôrilônit, (4SiO 2 .Al2 O 3 .nH 2 O ) , đôi khi còn chứa khoáng halosit (2SiO 2 .Al2 O3 .4H 2 O ) . Ngoài ra trong đất sét còn chứa các tạp chất vô cơ và hữu cơ. Các tạp chất vô cơ không có lợi cho quá trình sản xuất như khoáng mica, các khoáng cacbonat. Tùy theo loại hình sản phẩm mà các hợp chất chứa sắt đi kèm là (Fe(OH )3 , Fe2 O 3 , FeS2 ) , cát thạch anh (SiO 2 ) , các khoáng vật của đá thiên

nhiên như fenspat, than bùn, bitum mà được xem là tạp chất có hại hoặc không. Đất sét có màu sắc rất khác nhau, từ màu trắng, màu đỏ, màu nâu, màu xám đến xám đen.

Thành phần khoáng chính và màu sắc sau khi nung của đất sét ảnh hưởng đến phạm vi sử dụng. Khi trong đất sét có thành phần caolinit là chủ yếu thì thường được gọi là caolanh và khoáng vật này có khả năng chịu lửa tốt do chứa hàm lượng ôxit nhôm cao. Trong đất sét có thành phần môntmôrilônit là chủ yếu thì thường được gọi là đất sét bentônit. Khoáng vật môntmôrilônit cho đất sét có độ dẻo cao có lợi trong khi tạo hình, nhưng cũng gây ra độ co sấy và nung của sản phẩm lớn do ngậm nhiều nước. Đất sét để sản xuất gốm sứ xây dựng thường được quan tâm tới nhiều yếu tố.

Màu sắc trước và sau khi nung cũng như các loại tạp chất của đất sét, thành phần hóa học, lượng mất khi nung, thành phần khoáng vật, tính dẻo, khoảng nhiệt độ kết khối của đất sét và của phối liệu, độ co của đất sét và của phối liệu do sự giảm thể tích trong

quá trình sản xuất. Trong đó độ co có vai trò quan trọng trong việc chọn kích thước khuôn khi tạo hình và để kiểm tra sự thay đổi các yếu tố công nghệ, các yếu tố thay đổi từ nguyên liệu sản xuất.

3.2.2. Phụ gia Phụ gia hạ nhiệt độ nung: Phụ gia hạ nhiệt độ nung còn được gọi là chất trợ dung, có tác dụng cải thiện quá trình gia công nhiệt sản phẩm. Phụ gia trợ dung có tác

dụng hạ thấp nhiệt độ kết khối, làm tăng cường độ và độ đặc của sản phẩm. Phụ gia trợ dung gồm những khoáng có nhiệt độ nóng chảy thấp hoặc có khả năng tác dụng với thành phần phối liệu để tạo ra những chất có độ nóng chảy thấp như fenspat, pecmatit, - 33 -

sienit, canxit, đôlômit.

Phụ gia tăng dẻo: Sử dụng đất sét có độ dẻo cao, đất bentônit, cũng như các loại phụ gia hoạt động bề mặt khác đóng vai trò là phụ gia tăng dẻo cho đất sét. Có tác dụng tăng khả năng tạo hình mà không cần tăng độ ẩm của phối liệu, từ đó giảm được năng lượng sử dụng phơi, sấy, nung, đồng thời tăng khối lượng thể tích của phối liệu.

Phụ gia cháy: Mùn cưa, phoi bào, thải phẩm của quá trình làm giàu than đá, tro bay nhiệt điện, bã giấy, trấu, bột than đá. Phụ gia này có tác dụng cung cấp hoặc bổ sung năng lượng nhiệt trong quá trình nung, cũng có khả năng tăng độ rỗng cho sản phẩm như gạch xây.

Phụ gia gầy: Vật liệu gầy được pha trộn vào đất sét nhằm giảm độ dẻo, giảm độ co khi phơi sấy nung. Vật liệu gầy thường dùng cỡ hạt khoảng 0,14 ÷ 2mm là bột sa mốt nghiền mịn, đất sét nung non nghiền mịn, tro đáy nhiệt điện nghiền mịn, xỉ lò cao nghiền mịn, cát, tro bay nhiệt điện, bột than đá.

Phụ gia công nghệ: Phụ gia thường được sử dụng trong một số công đoạn của công nghệ sản xuất nhằm đảm bảo quá trình sản xuất được hoặc nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.

3.2.3. Men Men là lớp thủy tinh mỏng có chiều dày 0,1 ÷ 0,3mm được phủ lên bề mặt sản phẩm gốm, sau khi nung có khả năng bám dính tốt với sản phẩm. Thành phần nguyên liệu chính của men là cát thạch anh, cao lanh, fenspat, muối của kim loại kiềm và kiềm

thổ, ôxit chì, ôxit boric, borac (Na 2 B 2 O.10H 2 O ) .

Men cho vật liệu gốm rất đa dạng: Có loại men màu, men không màu, men trong, men đục, men bóng, men không bóng, có loại dùng cho đồ sứ, có loại dùng cho sản phẩm sành, có loại men trang trí.

Vì vậy việc chế tạo men rất phức tạp, tùy loại hình sản phẩm và công nghệ sản xuất và đặc điểm hay tác dụng khi sử dụng như chống xâm thực, chống thấm, chống cháy, chống mài mòn, để trang trí kết hợp với khả năng chịu lực của sản phẩm.

3.3. Sơ bộ quá trình sản xuất gạch ngói 3.3.1. Sơ bộ quá trình sản xuất gạch Quá trình sản xuất gạch xây gồm 5 giai đoạn chính: Khai thác nguyên liệu, chuẩn bị phối liệu, tạo hình sản phẩm, sấy gạch mộc, nung gạch.

Nguyên liệu khai thác chủ yếu là đất sét, phạm vi được phép khai thác còn gọi là mỏ sét. Khu vực khai thác thường được quy hoạch nhằm đảm bảo sự đồng đều về thành phần hóa và thành phần khoáng để kiểm soát chất lượng sản phẩm được tốt hơn, cũng như các biện pháp tái sinh môi trường sau khi sử dụng. Đất sét khai thác được - 34 -

đồng nhất chất lượng hay dự trữ ở kho bãi thường không có mái che. Hỗn hợp đất sét sau khi đạt độ ẩm nhất định được máy ủi đẩy vào kho chứa có mái che để phục vụ cho công đoạn chuẩn bị phối liệu tiếp theo.

Chuẩn bị phối liệu đồng đều sẽ làm tăng tính dẻo cùng với làm cho độ co ngót, màu sắc và các tính chất cơ lý khác của sản phẩm đồng đều, chất lượng sản phẩm tăng.

Chuẩn bị phối liệu có thể sử dụng những thiết bị khác nhau bằng cách thức như cắt thái, cán thô, cán mịn, nhào trộn. Trong quá trình nhào luyện phối liệu trước khi ép được điều chỉnh đạt độ dẻo thích hợp có đặc trưng là độ ẩm tạo hình.

Tùy theo phương pháp tạo hình gạch như ép bột phối liệu hoặc ép đùn từ khối phối liệu dẻo. Sản phẩm gạch mộc được tạo hình có độ ẩm phụ thuộc vào tính dẻo của phối liệu kết hợp với sử dụng công nghệ sản xuất phù hợp. Trong phương pháp đùn dẻo với áp lực khoảng 30 daN cm 2 bằng máy lento có hút chân không thì độ ẩm phối liệu tạo hình thích hợp thường từ (18 ÷ 25)%.

Sấy gạch mộc nhằm mục đích hạ thấp độ ẩm của gạch đến giới hạn cần thiết và tạo cho gạch mộc có cường độ ban đầu để xếp vào thiết bị nung mà không bị cong vênh và nứt nẻ sản phẩm. Tùy theo môi trường sản xuất, kích thước hình dáng cụ thể của sản phẩm mà quy trình và công nghệ sấy cũng khác nhau. Thường sử dụng khí thải của quá trình nung kết hợp với không khí để sấy cưỡng bức hoặc để gạch khô tự nhiên trước đó nhằm tiết kiệm năng lượng. Lò sấy tuynen làm việc liên tục có thời gian sấy từ (15 ÷ 40) giờ, dễ cơ gới hóa, chất lượng ổn định, phù hợp cho quá trình nung tiếp theo.

Nung gạch là công đoạn quan trọng nhất, chất lượng chủ yếu của gạch chủ yếu được giải quyết ở giai đoạn này. Khi sản xuất bằng lò tuynen phải có chế độ nhiệt hợp

lý, nhiệt độ kết khối hợp lý khoảng (1000 ÷ 1050) o C với thời gian hằng nhiệt có thể đến 8 giờ. Nhiệt độ làm nguội chậm để tránh sự biến đổi đột ngột thù hình của ôxit silic gây nứt vỡ sản phẩm trên cơ sở lý thuyết là 573 o C . Gạch ra lò tuynen ở nhiệt độ dưới 60 o C và lượng phế phẩm có thể chiếm tới 10%. Ưu điểm của lò tuynen nung gạch xây là dễ dàng cơ gới hóa, sử dụng nhiều loại nhiên liệu rắn hoặc lỏng, hoặc kết hợp với các sản phẩm khác như ngói không tráng men.

3.3.2. Sơ bộ quá trình xuất ngói Các công đoạn chính trong công nghệ sản xuất ngói gồm: Khai thác nguyên liệu, chuẩn bị phối liệu, tạo hình sản phẩm, sấy, có thể tráng men, nung.

Kỹ thuật sản xuất ngói cũng gần giống như sản xuất gạch, nhưng do ngói có hình dạng phức tạp, mỏng, yêu cầu không nứt, không sứt mẻ, ít cong vênh, tính chống thấm nước đạt yêu cầu, nên khi sản xuất có yêu cầu khác với gạch. Ngói khi sản xuất theo phương pháp dẻo và yêu cầu kỹ thuật của các công đoạn đều cao hơn gạch.

- 35 -

Đất sét để sản xuất ngói là đất sét dễ chảy, không được chứa tạp chất cacbonat.

Trong sản xuất ngói có thể dùng (15 ÷ 20)% phụ gia samốt.

Ngói có hình dạng phức tạp, nên trước khi tạo hình phải tạo ra những viên galet

trên máy ép lento, rồi ủ để độ ẩm đồng đều. Sau đó mới ép dẻo thành viên ngói mộc từ những viên galet đã ủ ở độ ẩm tạo hình khoảng (12 ÷ 15)%. Khi gia công phối liệu dùng phương pháp dẻo ngói được gia công kĩ hơn, độ ẩm đồng đều hơn gạch. Ngoài công nghệ tạo hình theo phương pháp dẻo ngói còn được tạo hình bằng công nghệ ép bán khô, và hình dạng đơn giản hơn. Để tránh nứt nẻ cho sản phẩm, ngói được sấy theo chế độ sấy phù hợp từng công nghệ. Sau khi sấy ngói có thể được tưới, tráng hay phun men bề mặt trên.

Khi sử dụng bao nung, thì tốc độ tăng nhiệt chậm, nung lâu hơn, và làm nguội chậm. Nhiệt độ nung lớn nhất của ngói phụ thuộc vào loại men và chất lượng của xương ngói. Đối với loại không tráng men tạo hình bằng phương pháp dẻo nhiệt độ nung giống như gạch xây là (1000 ÷ 1050) o C . Nhiên liệu sử dụng ở dạng rắn, lỏng, khí phù hợp cho những loại sản phẩm.

3.3.3. Sơ bộ quá trình sản xuất ceramic Các công đoạn chính trong công nghệ sản xuất ceramic gồm: Chuẩn bị nguyên liệu, nghiền ướt, sấy phun, tạo hình, sấy, tráng men, in hoa văn, nung.

Nguyên vật liệu chính để sản xuất gạch ceramic là đất sét trắng nhưng thường là loại có độ trắng thấp, cao lanh, penspat, thạch anh. Hỗn hợp nguyên vật liệu được

nghiền ướt trong máy nghiền bi khoảng (10 ÷ 12) giờ, thường sử dụng đá cuội làm bi nghiền. Khi qua máy nghiền bi thu được hồ phối liệu, độ ẩm của hồ phối liệu khoảng (32 ÷ 35)%, hồ có màu nâu hồng. Công đoạn nghiền ướt phải đảm bảo độ mịn, tỉ trọng, độ nhớt cần thiết của hồ phối liệu. Hồ phối liệu được tạo thành bột qua tháp sấy phun, bột phối liệu có độ ẩm có độ ẩm khoảng (5 ÷ 7)% và thành phần hạt phù hợp.

Bộ phối liệu được ủ để đồng nhất độ ẩm chuẩn bị cho công đoạn ép. Bột được đưa vào khuôn máy ép và tạo hình với áp lực (300 ÷ 380) daN cm 2 , là phương pháp tạo hình ép bán khô. Gạch mộc sau khi tạo hình đạt cường độ uốn (0,3 ÷ 0,5) daN cm 2 , sau đó được sấy và tráng men, in hoa văn, nung gạch ở nhiệt độ cao nhất từ (1150 ÷1185) o C , và được phân loại sản phẩm.

3.3.4. Sơ bộ quá trình sản xuất granít Các công đoạn chính trong công nghệ sản xuất granít gồm: Chuẩn bị nguyên vật liệu, nghiền ướt, sấy phun, tạo hình, sấy, có thể tráng men trong, nung, mài bóng.

Nguyên vật liệu chính để sản xuất gạch granít là đất sét trắng, cao lanh, penspat, - 36 -

thạch anh. Hỗn hợp nguyên vật liệu được nghiền ướt trong máy nghiền bi với bi nghiền và lớp lót bên trong máy có chất liệu là sứ trắng để không làm giảm độ trắng của hồ. Khi qua máy nghiền bi thu được hồ lỏng phối liệu, hồ lỏng có màu trắng đục.

Hồ lỏng có thể phối trộn với chất tạo màu. Hồ lỏng hoặc hồ màu khi qua tháp sấy phun thu được bột với thành phần hạt phù hợp, bột phối liệu này có độ ẩm khoảng (5 ÷ 7)%, bột màu hoặc hạt màu làm phong phú sản phẩm. Phối liệu được đưa vào khuôn máy ép và tạo hình với áp lực (380 ÷ 400) daN cm 2 . Với phương pháp tạo hình ép bán khô hoặc phương pháp cán bán khô để tạo hình cho những loại sản phẩm kích thước lớn.

Viên gạch mộc sau khi sấy đạt cường độ uốn (9 ÷ 13) daN cm 2 . Nung ở nhiệt độ cao nhất từ (1200 ÷ 1220) o C , gạch thường được mài bóng bề mặt và vát cạnh.

3.3.5. Sơ bộ quá trình sản xuất sứ Các công đoạn chính trong công nghệ sản xuất sứ gồm: Gia công và chuẩn bị phối liệu, tạo hình, sấy, tráng men, nung.

Công đoạn gia công và chuẩn bị phối liệu gồm: Làm giàu và tuyển chọn nguyên liệu, gia công thô, gia công trung bình, gia công tinh như nghiền mịn mà nguyên phối liệu được kiểm tra qua sàng 63µm, tức qua hết sàng 10000 lỗ/ cm 2 , trong đó cỡ hạt từ (10 ÷20)µm phải chiếm số đa.

Chuẩn bị phối liệu theo yêu cầu từng loại sản phẩm phù hợp với các phương pháp tạo hình khác nhau. Chuẩn bị phối liệu phải chính xác về thành phần hóa, độ đồng nhất cao về thành phần hóa, thành phần khoáng, thành phần hạt, lượng nước tạo hình, chất điện giải hay các loại phụ gia cho phối liệu phù hợp với công nghệ sản xuất nhằm đảm bảo đúng tính chất mong muốn của sản phẩm sau khi nung.

Mục đích của khâu tạo hình cũng như yêu cầu cơ bản của nó là thỏa mãn các chỉ tiêu về kích thước, hình dạng hình học, độ đồng nhất của sản phẩm. Các cách tạo hình khá đa dạng nhưng phổ biến cho sản phẩm sứ là phương pháp đúc rót với hai phương thức hồ đầy và hồ thừa, cho phép tạo ra hình dáng phức tạp nhờ vào loại khuôn định hình. Để việc tháo khuôn, sửa mộc, vận chuyển, tráng men, thì phải sấy gốm mộc.

Sản phẩm được tráng men bằng cách phun, nhúng, tưới lên bề mặt đảm bảo chiều dày.

Nung sản phẩm khâu quan trọng nhất trong kỹ thuật sản xuất sứ, công đoạn nung ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và ảnh hưởng đến giá thành. Đối với sứ

mềm châu Á nhiệt độ nung cao nhất từ (1280 ÷ 1300) o C .

3.4. Các sản phẩm gốm xây dựng 3.4.1. Gạch đặc - 37 -

Gạch đặc có kích thước: dài×rộng×dày = 220×105×60 hay loại GĐ 60 và loại 190×90×45 hay loại GĐ 45. Mác của gạch đặc: M50, M75, M100, M125, M150, M200 đơn vị là 105 × N m 2 hay da N cm 2 .

Ký hiệu loại gạch đặc có chiều dày 60, mác M100 theo TCVN 1451:1998 là GĐ 60 - M100. TCVN 1451:1998.

Gạch đặc có khối lượng thể tích (1600 ÷ 1900) kg m 3 , khối lượng riêng (2500 ÷ 2700) kg m 3 , hệ số dẫn nhiệt λ = (0,5 ÷ 0,8) kcal (m.o C.h ). Theo TCVN 1451:1998, độ hút nước của gạch đặc không lớn hơn 16%.

Về yêu cầu về tính năng cơ lý thì cường độ nén, uốn của gạch đặc theo từng mác không nhỏ hơn bảng 3.1 quy định.

Bảng 3.1. Cường độ nén và uốn gạch đặc đất sét nung Cường độ nén, 105 × N m 2

Cường độ uốn, 105 × N m 2

Mác gạch

Trung bình cho 5 mẫu thử

Nhỏ nhất cho 1 mẫu thử

Trung bình cho 5 mẫu thử

Nhỏ nhất cho 1 mẫu thử

M200

200

150

34

17

M150

150

125

28

14

M125

125

100

25

12

M100

100

75

22

11

M75

75

50

18

9

M50

50

35

16

8

Ngoài ra còn các yêu cầu khác về đặc điểm hình dáng. Gạch đất sét nung có dạng hình hộp chữ nhật với các mặt bằng phẳng, trên mặt của viên gạch có thể có rãnh hoặc gợn khía. Cạnh viên gạch có thể lượn tròn với bán kính không lớn hơn 5mm, theo mặt cắt vuông góc với phương đùn ép. Sai lệch kích thước của viên gạch không vượt quá quy định sau: Chiều dài ± 6mm, chiều rộng ± 4mm, chiều dày ± (2 ÷ 3)mm. Loại khuyết tật là độ cong trên mặt đáy, trên mặt cạnh, không lớn hơn 4mm. Số vết nứt xuyên suốt chiều dày, kéo sang chiều rộng không quá 20mm không lớn hơn 1. Số vết sứt cạnh, sứt góc sâu từ 5mm đến 10mm, chiều dài theo cạnh từ 10mm đến 15mm, không lớn hơn 2. Số vết tróc do vôi trên bề mặt viên gạch có kích thước trung bình từ 5mm đến 10mm, không quá 3 vết.

Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng gạch xây xác định theo TCVN 6355:2009.

3.4.2. Gạch rỗng Gạch rỗng đất sét nung có các loại kích thước: Gạch rỗng 60 có kích thước: dài×rộng×dày = 220×105×60; Gạch rỗng 80 có kích thước: dài×rộng×dày = 180×80×80; - 38 -

Gạch rỗng 105 có kích thước: dài×rộng×dày = 220×105×105; Gạch rỗng 105 có kích thước: dài×rộng×dày = 220×150×105.

Hình 3.1. Gạch rỗng 2 lỗ, gạch rỗng 4 lỗ và gạch rỗng 6 lỗ Mác của gạch rỗng: M35, M50, M75, M100, M125.

Ký hiệu loại gạch rỗng có 4 lỗ chữ nhật, chiều dày 105mm, độ rỗng 40%, mác M50 theo TCVN 1450:2009 là GR105 - 4CN - 40 - M50.TCVN 1450:2009.

Bảng 3.2. Cường độ nén và uốn gạch rỗng đất sét nung

Cường độ nén, MPa

Cường độ uốn, MPa

Mác gạch

Trung bình cho 5 mẫu thử

Nhỏ nhất cho 1 mẫu thử

Trung bình cho 5 mẫu thử

Nhỏ nhất cho 1 mẫu thử

M125

12,5

10,0

1,8

0,9

M100

10,0

7,5

1,6

0,8

M75

7,5

5,0

1,4

0,7

M50

5,0

3,5

1,4

0,7

M35

3,5

2,5

-

-

Gạch rỗng có khối lượng thể tích nhỏ hơn 1600 kg m 3 , khối lượng riêng (2500 ÷ 2700) kg m 3 . Theo TCVN 1450:2009 độ hút nước của gạch rỗng không lớn hơn 16%. Về yêu cầu về tính năng cơ lý thì cường độ nén, uốn của gạch rỗng theo từng mác không nhỏ hơn bảng 3.2 quy định.

Ngoài ra còn các yêu cầu khác về đặc điểm hình dáng. Gạch đất sét nung có dạng hình hộp chữ nhật với các mặt bằng phẳng, trên mặt của viên gạch có thể có rãnh hoặc gợn khía. Cạnh viên gạch có thể lượn tròn với bán kính không lớn hơn 5mm, theo mặt cắt vuông góc với phương đùn ép. Sai lệch kích thước của viên gạch không vượt quá quy định sau: Chiều dài ± 6mm, chiều rộng ± 4mm, chiều dày ± 3mm. Chiều dày thành ngoài lỗ rỗng, không nhỏ hơn 10mm. Chiều dày vách ngăn giữa các lỗ rỗng, không nhỏ hơn 8mm. Loại khuyết tật là độ cong trên bề mặt viên gạch, không lớn hơn 5mm. Số vết nứt theo chiều dày và chiều rộng không quá 60mm, không lớn hơn 1. Số vết sứt cạnh, sứt góc sâu từ 5mm đến 10mm, kéo dài theo cạnh từ 10mm đến 15mm, không lớn hơn 2. Số vết tróc do vôi trên bề mặt viên gạch có kích thước trung bình từ 5mm đến 10mm, không quá 3 vết.

Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng gạch xây xác định theo TCVN 6355:2009.

- 39 -

3.4.3. Ngói lợp 3.4.3.1. Ngói đất sét nung Theo TCVN 1452:1995, các loại ngói lợp và ngói úp, được tạo hình từ đất sét có pha hoặc không pha phụ gia, theo TCVN 4353:1986, được nung chín ở nhiệt độ thích hợp. Theo TCVN 1452:2004, ngói có kích thước như bảng 3.3.

Hình 3.2. Ngói lợp có rãnh và hai loại ngói úp Bảng 3.3. Quy định kiểu và kích thước cơ bản của ngói đất sét nung

Kiểu ngói Ngói lợp Ngói úp

Kích thước đủ, mm

Kích thước có ích, mm

Chiều dài a

Chiều rộng b

Chiều dài a

Chiều rộng b

340

205

250

180

335

210

260

170

360

-

333

150

450

-

425

200

Bảng 3.4. Quy định các tật ngoại quan của ngói đất sét nung

STT

Dạng khuyết tật

Mức

1

Sai lệch kích thước theo chiều dài và chiều rộng viên ngói, %, không lớn hơn

±2

2

Độ cong vênh bề mặt và cạnh viên ngói, %, không lớn hơn

±2

Các vết vỡ, dập gờ hoặc mấu có khích thước: 3

+ lớn hơn 1 3 chiều cao gờ, mấu, + nhỏ hơn 1 3 chiều cao gờ, mấu.

Không cho phép 1 v ết

4

Vết nứt: + có chiều sâu lớn hơn 3mm, chiều dài nhỏ hơn 20mm, + có chiều sâu lớn hơn 3mm, chiều dài nhỏ hơn 20mm, không nhiều hơn

Không cho phép 1 v ết

5

Vết nổ vôi trên bề mặt

Không cho phép

Ngói trong cùng một lô phải có màu sắc đồng đều, khi dùng búa kim loại gõ - 40 -

nhẹ có tiếng kêu trong và chắc. Các khuyết tật ngoại quan cho phép không vượt quá quy định ở bảng 3.4.

Các chỉ tiêu cơ lý của ngói quy định bảng 3.5.

Khi lưu kho ngói phải được xếp ngay ngắn và nghiêng theo chiều dài thành từng chồng, mỗi chồng ngói không xếp quá 7 hàng. Khi vận chuyển ngói được xếp ngay ngắn sát vào nhau và được lèn chặt bằng vật liệu mềm.

Bảng 3.5. Quy định chỉ tiêu cơ lý của ngói đất sét nung

STT 1 2

Tên chỉ tiêu

Mức

Độ hút nước, %, không lớn hơn

14

Tải trọng uốn gãy đối với ngói lợp, theo chiều rộng viên

35

ngói, N cm , không nhỏ hơn

3

Khối lượng 1 m 2 ngói ở trạng thái bão hòa nước, kg, không lớn hơn

55

4

Thời gian xuyên nước, giờ, không nhỏ hơn

2

5

Độ bền băng giá khi thử theo Phụ lục A

Đạt yêu cầu

CHÚ THÍCH: Chỉ tiêu độ bền băng giá quy định khi theo yêu cầu

3.4.3.2. Ngói tráng men Theo TCVN 7195:2002, ngói đất sét nung có tráng men để làm vật liệu lợp và ốp. Loại ngói này có các kiểu và tên gọi như ngói 28 viên/ m 2 , ngói 22 viên/ m 2 , ngói mũi hài, ngói vẩy cá, ngói mắt rồng, ngói con sò, ngói chữ S có diềm, ngói úp nóc. Sản

phẩm loại này chủ yếu được tạo hình theo phương pháp dẻo.

Hình 3.3. Một số loại ngói đất sét nung có tráng men - 41 -

Ngói trong cùng một lô phải có màu sắc đồng đều, bề mặt men phải bóng, láng đều, khi gõ nhẹ có tiếng kêu trong thanh. Sai số kích thước theo chiều dài và chiều rộng viên ngói không lớn hơn ±2%, theo chiều dày không lớn hơn ±10%. Khuyết tật ngoại quan của ngói mức cho phép. Các chỉ tiêu cơ lý hóa của ngói quy định bảng 3.6.

Bảng 3.6. Quy định chỉ tiêu cơ lý hóa của ngói đất sét nung tráng men

Mức

Tên chỉ tiêu

STT

Độ hút nước, % , không lớn hơn

1

Tải trọng uốn gãy theo chiều rộng viên ngói,

2

N cm , không nhỏ hơn

3

Khối lượng 1 m 2 ngói ở trạng thái bão hòa nước, kg, không lớn hơn

4

Độ rạn men sau 1 chu kỳ thử

5

Độ bền hóa của men, loại, không thấp hơn

Ngói lợp

Ngói ốp

12

12

35

-

55

-

Không rạn

Không rạn

A

A

Theo TCVN 9133:2011, ngói gốm tráng men được sản xuất bằng công nghệ ép bán khô, sử dụng trong các công trình xây dựng, kiểu và kích thước theo bảng 3.7.

Bảng 3.7. Quy định kiểu và kích thước của ngói gốm tráng men

Kích thước danh nghĩa, mm

Kích thước hữu ích, mm

Chiều dài, a

Chiều rộng, b

Chiều dài, a

Chiều rộng, b

305

305

235

265

400

300

350

250

420

330

370

280

420

350

370

300

Ngói gốm tráng men trong cùng một lô phải có màu sắc đồng đều, bề mặt men phải bóng, láng đều. Khuyết tật ngoại quan của ngói gốm tráng men quy định theo bảng 3.8.

Bảng 3.8. Quy định khuyết tật ngoại quan của ngói gốm tráng men

STT

Dạng khuyết tật

Mức

1

Nứt, rạn, vết trầy xước trên mặt men và thiếu men Các vết vỡ, dập gờ hoặc mấu và vết nứt

2

Vết cộm trên men, đường kính nhỏ hơn 2mm, vết, không lớn hơn

2

3

Bọt men đường kính 1mm, vết, không lớn hơn

2

4

Sai số kích thước theo chiều dài và chiều rộng của viên ngói so với kích thước danh nghĩa, %, không lớn hơn

5

Độ cong vênh bề mặt và cạnh viên ngói, mm, không lớn hơn

Các chỉ tiêu cơ lý hóa của ngói gốm tráng men quy định bảng 3.9.

- 42 -

Không cho phép

±1,5 ±3

Bảng 3.9. Quy định các chỉ tiêu cơ lý hóa của ngói gốm tráng men

Tên chỉ tiêu

STT

Mức

1

Độ hút nước, % , không lớn hơn

2

Tải trọng uốn gãy theo chiều rộng viên ngói, N cm , không nhỏ hơn

3

≤6

6÷10

200

100

Độ bền sốc nhiệt, tính theo chu kỳ thử từ nhiệt độ phòng thí

10

nghiệm đến 145 o C , chu kỳ, không nhỏ hơn 4

Độ rạn men, tính theo sự xuất hiện vết rạn sau quá trình thử

5

Độ bền băng giá, tính theo chu kỳ thử giữa nhiệt độ +5 o C và

Không rạn 100

-5 o C , chu kỳ, không nhỏ hơn 6

Không có thay đổi trông thấy

Độ bền hóa của men (độ chịu axit)

3.4.4. Sản phẩm keramzit Keramzit gồm những hạt tròn hay bầu dục được sản xuất bằng cách nung phồng đất sét dễ chảy đồng nhất về thành phần và tính chất, có độ phân tán cao.

Bảng 3.10. Sự tương ứng mác theo độ bền trong xi lanh và mác theo khối lượng thể tích

Mác theo khối lượng thể tích vun đống

Khối lượng thể tích

250

Đến 250

M15

300

Lớn hơn 250 đến 300

M25

350

Lớn hơn 300 đến 350

M35

400

Lớn hơn 350 đến 400

M50

450

Lớn hơn 400 đến 450

M75

500

Lớn hơn 450 đến 500

M100

550

Lớn hơn 500 đến 550

-

600

Lớn hơn 550 đến 600

M125

650

Lớn hơn 600 đến 650

-

700

Lớn hơn 650 đến 700

M150

800

Lớn hơn 700 đến 800

M200

900

Lớn hơn 800 đến 900

-

1000

Lớn hơn 900 đến 1000

-

vun đống, (kg m

3

)

Mác theo độ bền trong xi lanh, không thấp hơn

Thành phần hóa học của đất sét để sản xuất keramzit: Al2O3 = (15 ÷ 22 )% , và SiO 2 = (50 ÷ 60 )% , Fe 2 O 3 = (6 ÷ 12 )% , MgO + CaO = (3 ÷ 6)% , R 2 O = (1,5 ÷ 3)% , tạp - 43 -

chất hữu cơ (1 ÷ 3)% . Trong đó Fe 2 O 3 quyết định độ nở phồng của keramzit, tạp chất hữu cơ và các loại muối tan cùng đóng vai trò quan trọng trong việc tạo rỗng.

Keramzit được dùng làm cốt liệu nhẹ cho bê tông nhẹ. Theo TCVN 6220:1997, sản phẩm keramzit có hai loại cát và sỏi. Cát với kích thước hạt nhỏ từ 0,15 ÷ 5mm, cát keramzit có khối lượng thể tích vun đống ρ v = (500 ÷ 1000 ) kg m 3 . Sỏi keramzit hoặc sỏi dăm keramzit có các cỡ hạt: (5 ÷ 10)mm, (10 ÷ 20)mm, (20 ÷ 40)mm.

Đặc điểm cơ bản của sỏi keramzit là lỗ rỗng kín. Mặc dù sỏi keramzit khối lượng thể tích vun đống nhỏ ρ v = (250 ÷ 600 ) kg m 3 , độ rỗng lớn, nhưng vẫn có cường độ cao, độ hút nước nhỏ. Mác của sỏi keramzit xác định theo khối lượng thể tích (kg m 3 ) và mác theo độ bền trong xi lanh, theo bảng 3.10.

3.4.5. Một số sản phẩm khác tạo hình bằng phương pháp dẻo 3.4.5.1. Gạch lát lá dừa Gạch lát lá dừa là loại gạch được sản xuất từ đất sét có phụ gia hay không có phụ gia, tạo hình bằng phương pháp dẻo, được nung chín. Gạch lát lá dừa được sử dụng để lát vỉa hè, lối đi các vườn hoa, lối ra vào, sân bãi trong các công trình dân dụng.

Theo TCXD 85:1981, gạch có kích thước 200×100×35, sai lệch cho phép của kích thước không được vượt quá: Theo chiều dài ±4mm, theo chiều rộng ±3mm, theo chiều dày ±2mm. Gạch phải nung chín đều, không phân lớp, không phồng rộp, màu sắc viên gạch trong cùng một lô phải đồng đều, không được có vết hoen ố ở mặt có rãnh, khi dùng búa gõ nhẹ gạch phải có tiếng kêu trong và chắc. Gạch lát lá dừa được chia làm 3 loại theo bảng 3.11.

Bảng 3.11. Quy định các chỉ tiêu cơ lý của gạch lát lá dừa

STT

Chỉ tiêu

1

Độ hút nước, %, không nhỏ hơn

2

Độ mài mòn, không lớn hơn, g cm 3

Loại I

Loại II

Loại III

1

7

10

0,1

0,2

0,4

Hình 3.4. Gạch lát lá dừa 3.4.5.2. Gạch lát đất sét nung Gạch lát đất sét nung là loại gạch được sản xuất theo phương pháp dẻo bằng đất - 44 -

sét có phụ gia hay không có phụ gia và được nung chín. Gạch lát đất sét nung dùng để lát cho các công trình dân dụng.

Theo TCXD 90:1982, gạch có kích thước 200×200×15, sai lệch cho phép của kích thước không được vượt quá: Theo chiều dài ±5mm, theo chiều rộng ±5mm, theo chiều dày ±2mm. Gạch phải có bề mặt nhẵn, phẳng, đúng hình vuông. Âm thanh và màu sắc gạch cùng lô phải đồng đều, không có những vết hoen ố, ám than, chất đen do ôxit sắt trên bề mặt. Các chỉ tiêu về độ hút nước, độ mài mòn, cường độ nén phải phù hợp theo bảng 3.12.

Bảng 3.12. Quy định các chỉ tiêu cơ lý của gạch lát đất sét nung

STT

Chỉ tiêu

Loại 1

Loại 2

1

Độ hút nước, %

Không lớn hơn 3

Không lớn hơn 12

2

Độ mài mòn, g cm3

Không lớn hơn 0,2

Không lớn hơn 0,4

3

Cường độ nén, N m 2

Không nhỏ hơn 200× 105

Không nhỏ hơn 150× 105

3.4.5.3. Gạch trang trí đất sét nung Gạch trang trí đất sét nung là loại gạch được sản xuất từ đất sét có phụ gia hay không có phụ gia, tạo hình bằng phương pháp dẻo và được nung chín. Gạch trang trí đất sét nung được dùng để xây các mảng tường có tính chất làm vách ngăn, thông gió, trang trí, không có tính chất chịu lực.

Hình 3.5. Gạch trang trí đất sét nung loại hoa mai và loại hoa thị Theo TCXD 111:1983, màu sắc gạch trang trí đất sét nung trong cùng một lô phải đồng đều, bề mặt không được có vết bẩn hoặc hoen ố. Mặt phô của gạch phải đảm bảo phẳng nhẵn, mịn không có vết phồng rộp. Các cạnh góc của gạch phải đúng nét hình hoa, không có ba via. Chiều dày thành ngoài của viên gạch không nhỏ hơn 15mm, chiều dày thành trong của viên gạch không nhỏ hơn 10mm. Độ hút nước của gạch trang trí đất sét nung không lớn hơn 15%. Cường độ chịu nén phải đạt được quy

định phụ thuộc vào mỗi kiểu gạch, vào khoảng (40 ÷ 120) daN/ viên. Ví dụ như gạch hoa mai, kích thước 200×200×60, cường độ là 40 daN/ viên; gạch hoa thị, kích thước 200×200×60, cường độ là 120 daN/ viên.

3.4.5.4. Sản phẩm ống sành thoát nước Sản phẩm ống sành có cường độ cao, độ đặc lớn, cấu trúc hạt bé, chống mài - 45 -

mòn tốt, chịu được tác dụng của axit. Ống sành được sử dụng nhiều trong xây dựng công nghiệp, hóa học, nông nghiệp và các công trình khác.

Hình 3.6. Ống sành thoát nước Theo TCVN 3786:1994, ống sành và phụ tùng được sản xuất từ đất sét dẻo chịu lửa, dùng thoát nước mưa, nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, có đường kính từ (50 ÷ 350)mm, chiều dài (450 ÷ 500)mm.

Bảng 3.13. Quy định các chỉ tiêu của ống sành thoát nước và phụ tùng

Tên sản phẩm

Độ hút nước, %

Ống và phụ tùng

≤ 10

Độ chịu axit, Áp lực, N cm 2 % ≥ 90

≥ 20

Khuyết tật ngoại quan Không có vết phồng, nổ vôi.

Yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm ống sành này có các chỉ tiêu được thể hiện như bảng 3.13. Ở mặt ngoài đầu thân ống và mặt trong của miệng ống có rãnh xoắn. Mặt trong và ngoài ống được phủ lớp men bóng bền hóa học. Ống sản xuất ra phải thẳng suốt dọc thân ống, mặt đầu ống phải thẳng góc với trục của thân ống. Ống và phụ tùng phải đảm bảo không rò rỉ, khi gõ nhẹ bằng búa thép phải có tiếng kêu trong và vang.

3.4.5.5. Gạch gốm ốp lát tạo hình bằng phương pháp đùn dẻo Theo TCVN 7483:2005, tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa theo TCVN 7132:2002 và: Gạch chẻ: gạch được cắt chia tạm thời từ một viên mộc nguyên trong quá trình tạo hình đùn dẻo và sau khi nung được tách thành hai hoặc nhiều viên.

Gạch đơn: gạch được tạo hình đùn dẻo thành từng băng (dải) và cắt rời thành từng viên riêng biệt. Bề mặt sản phẩm có thể nhẵn, mài bóng hoặc trang trí hoa văn.

Hình 3.7. Hình dạng gạch chẻ và gạch đơn - 46 -

Kích thước cơ bản của của sản phẩm gạch ốp lát tạo hình bằng phương pháp đùn dẻo theo TCVN 7483:2005 được quy định ở bảng 3.14.

Bảng 3.14. Kích thước cơ bản của sản phẩm gạch ốp lát đùn dẻo

Hình vuông

Hình chữ nhật

100×100

200×300

150×150

280×140

200×200

260×130

250×250

250×125

300×300

220×110

400×400

200×100

-

200×50

Kích thước cạnh bên danh nghĩa a×b, mm

Do nhà sản xuất quy định

Chiều dài danh nghĩa d, mm

CHÚ THÍCH: Có thể sản xuất các sản phẩm có kích thước khác theo yêu cầu của khách hàng, những sai lệch kích thước theo Bảng 2.

Các chỉ tiêu cơ, lý, hóa của sản phẩm (gạch đơn và gạch chẻ) phải phù hợp với quy định ở bảng 3.15.

Bảng 3.15. Các chỉ tiêu cơ, lý, hóa của gạch ốp lát đùn dẻo

Mức

STT Tên chỉ tiêu

AI

AIa

AIb

Phương

AIII

pháp thử, TCVN 6415: 2005

1

Độ hút nước, % khối lượng ≤ 0,3

3÷6

6÷10

> 10

3,3

6,5

11

-

Trung bình, không nhỏ hơn

23

20

17,5

8

Của từng mẫu, không nhỏ hơn

18

18

15

7

275

393

649

2365

Trung bình Của từng mẫu, không lớn hơn 2

3

Phần 3

Độ bền uốn Phần 4

Độ chịu mài mòn Độ chịu mài mòn sâu đối với gạch không phủ men, tính bằng lượng vật 3

liệu bị hao hụt khi mài mòn, mm , không lớn hơn

- 47 -

Phần 6

4

Độ chịu mài mòn sâu đối với gạch phủ men, tính theo giai đoạn mài mòn bắt đầu xuất hiện khuyết tật, (cấp I, cấp II, cấp III, cấp IV, hoặc

Công bố củ a nhà

Công bố củ a nhà

Công bố Công của bố của nhà nhà sản

cấp V)

s ản xuất

s ản xuất

s ản xuất

xuất

5

5

4

4

6

6

5

4

10

10

10

10

Đạt

Đạt

Đạt

Đạt

yêu c ầu

yêu c ầu

yêu c ầu

yêu c ầu

Đạt yêu c ầu

Đạt yêu c ầu

Đạt yêu c ầu

Đạt yêu c ầu

Phần 11

Độ cứng vạch bề mặt, tính theo thang Morh Gạch phủ men, không nhỏ hơn Gạch không phủ men, không nhỏ hơn

5

Phần 7

Hệ số giãn nở nhiệt dài Từ nhiệt độ phòng thí nghiệm đến

Phần 18

Phần 8

100 o C , 10 −6 / o C , không lớn hơn 6

7

Độ bền sốc nhiệt của gạch phủ men

Độ bền rạn men của gạch phủ men 1)

Phần 9

8

Độ bền băng giá 2 )

-

-

-

-

Phần 12

9

Hệ số ma sát của gạch lát nền 3)

-

-

-

-

Phần 17

10

Hệ số giãn nở ẩm, mm/m, không lớn hơn

0,6

0,6

0,6

0,6

Phần 10

11

Độ bền va đập 3)

-

-

-

-

Phần 5

12

Khả năng tẩy màu bám bẩn Cấp 3

Phần 14

Gạch phủ men, không nhỏ hơn

C ấp 3 C ấp 3 C ấp 3

Gạch không phủ men 3) 13

-

-

-

Phần 13

Độ bền hóa 2) Bền đối với loại axit và kiềm nồng độ thấp

Công bố

Công bố

Công bố

củ a nhà s ản xuất

củ a nhà s ản xuất

củ a nhà s ản xuất

- 48 -

Công bố của nhà sản xuất

Bền đối với các loại axit và kiềm nồng độ cao

-

-

-

-

Gạch phủ men, mức, không thấp hơn

GB

GB

GB

GB

Gạch không phủ men, mức, không thấp hơn

UB

UB

UB

UB

-

-

-

-

Đối với các loại muối bể bơi và hóa chất thông dụng

14

Độ thôi chì và cadimi 3)

Phần 15

CHÚ THÍCH: 1) Trường hợp bề mặt men được trang trí bằng lớp men rạn có chủ ý của nhà sản xuất thì không quy định độ bền rạn men.

2) Nếu màu sắc thay đổi nhỏ so với mẫu ban đầu thì không bị coi là ăn mòn hóa học.

3) Chỉ thử khi có yêu cầu.

3.4.6. Gạch gốm ốp lát tạo hình bằng phương pháp ép bán khô 3.4.6.1. Gạch ceramic Gạch ốp lát ceramic là loại tạo hình bằng phương pháp ép bán khô, theo TCVN 7132:2002, gạch được phân loại theo độ hút nước thuộc các nhóm BI b , BIIa , BIIb ,

BIII . Gạch ốp lát ceramic đã có các tiêu chuẩn như:

TCVN 6884:2001, nhóm BI b , gạch có độ hút nước (0,5 ÷ 3)%; TCVN 6414:1998, nhóm BIIa , gạch có độ hút nước (3 ÷ 6)%; TCVN 7133:2002, nhóm BIIb , gạch độ hút nước (6 ÷ 10)%; TCVN 7134:2002, nhóm BIII , gạch có độ hút nước > 10%.

Với loại sản phẩm có phủ men, có màu sắc hoa văn phong phú, có dạng hình vuông hoặc chữ nhật. Gạch được sử dụng để ốp tường hoặc lát nền cho các công trình dân dụng. Gạch gốm ốp lát ép bán khô các nhóm BI b , BIIa , BIIb , BIII , được quy định các chỉ tiêu cơ lý hóa theo TCVN 7745:2007 như ở bảng 3.16.

3.4.6.2. Gạch granít Gạch granít là loại đồng chất, bề mặt được mài bóng hoặc có thể được phủ men

trong. Gạch ốp lát granít là loại tạo hình bằng phương pháp ép bán khô, theo TCVN 7132:2002, thuộc nhóm BIa , có độ hút nước < 0,5%, gạch ốp lát granít đã có tiêu chuẩn TCVN 6883:2001.

Gạch granít được sử dụng để ốp tường hoặc lát nền cho các công trình dân dụng. Gạch gốm ốp lát ép bán khô nhóm BI a được quy định các chỉ tiêu cơ lý hóa theo - 49 -

TCVN 7745:2007 như ở bảng 3.16.

Bảng 3.16. Quy định các chỉ tiêu cơ lý hóa của gạch gốm ốp lát ép bán khô

Mức

STT

Tên chỉ tiêu

BI a

Phương

BI b

BII a

BII b

BIII

Trung bình

≤ 0,5 0,5÷3

3÷6

6÷10

> 10

Của từng mẫu, không lớn hơn

0,6

3,3

6,5

11

-

35

30

22

18

-

Gạch có chiều dày ≤ 7,5mm

-

-

-

-

15

Gạch có chiều dày > 7,5mm

-

-

-

-

12

32

27

20

16

10

Gạch phủ men, không nhỏ hơn

5

5

5

4

3

Gạch không phủ men, không nhỏ hơn

6

6

-

-

-

174

174

345

540

-

pháp thử, TCVN 6415: 2005

Độ hút nước, %

1

Phần 3

Độ bền uốn

Trung bình, không nhỏ hơn 2

Của từng mẫu, không nhỏ hơn

Phần 4

Độ cứng vạch bề mặt, tính theo thang Morh

3

Phần 18

Độ chịu mài mòn Độ chịu mài mòn sâu đối với gạch không phủ men, tính bằng thể tích vật liệu

4

Phần 6

bị hao hụt khi mài mòn, mm 3 , không lớn hơn Độ chịu mài mòn sâu đối với gạch phủ men, tính

theo giai đoạn mài mòn

I, II, I, II, I, II, I, II, I, II, III, IV III, IV III, IV III, IV III, IV

- 50 -

Phần 7

bắt đầu xuất hiện khuyết tật, cấp Hệ số giãn nở nhiệt dài từ nhiệt độ phòng thí nghiệm 5

đến 100 o C , tính bằng

9

9

9

9

9

Phần 8

10

10

10

10

10

Phần 9

10 −6 ×o C −1 , không lớn hơn

6

Độ bền nhiệt, tính theo số chu kỳ thử từ nhiệt độ phòng thí nghiệm đến

145 C , chu kỳ, không nhỏ hơn o

7

Độ bền rạn men 1) , tính theo sự xuất hiện vết rạn sau quá trình thử

Không Không Không Không Không Phần 11 r ạn r ạn r ạn r ạn r ạn

Gạch phủ men

8

9

Độ bền băng giá, tính theo chu kỳ thử giữa nhiệt độ

100

100

100

100

100

Phần 12

-

-

-

-

-

Phần 17

-

-

-

0,6

0,6

Phần 10

Gạch phủ men, cấp, không nhỏ hơn

3

3

3

3

3

Phần 14

Gạch không phủ men 2)

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Phần 5

-

-

-

-

-

Phần 16

+5 o C và -5 o C , chu kỳ, không nhỏ hơn Hệ số ma sát sau quá trình thử Gạch lát nền 2 )

10

Hệ số giãn nở ẩm, mm/m, không lớn hơn Độ bền chống bám bẩn

11

12

Độ bền va đập bằng cách đo hệ số phản hồi 2 )

13

Sự khác biệt nhỏ về màu 2 )

14

Độ bền hóa 3) Đối với các loại axit và

kiềm nồng độ thấp 2 ) Đối với các loại axit và

Phần 13 -

-

-

-

-

-

-

-

-

-

- 51 -

kiềm nồng độ cao 2 ) Đối với các loại muối bể bơi và hóa chất thông dụng

15

Gạch phủ men, mức, không thấp hơn

GB

GB

GB

GB

GB

Gạch không phủ men, mức, không thấp hơn

UB

UB

UB

UB

-

Độ thôi chì và cadimi 2 )

-

-

-

-

-

Phần 15

CHÚ THÍCH: 1) Trường hợp bề mặt men được trang trí bằng lớp men rạn có chủ ý của nhà sản xuất thì không quy định độ bền rạn men; 2) Không quy định mức, chỉ thử khi có yêu cầu; 3) Nếu màu sắc thay đổi nhỏ so với mẫu ban đầu thì không bị coi là bị ăn mòn hóa học.

3.4.7. Gạch chịu nhiệt 3.4.7.1. Gạch samốt Bảng 3.17. Quy định các chỉ tiêu hóa lý của gạch chịu lửa samốt STT

Tên chỉ tiêu

1

1. Hàm lượng Al2 O3 , tính bằng %, không nhỏ hơn

2

2. Độ chịu lửa, tính bằng o C , không nhỏ hơn

3

3. Độ co phụ trong hai giờ tính bằng %, không lớn hơn, ở nhiệt độ

4

Loại gạch chịu lửa sa mốt SA

SB

SC

35

30

28

1730

1650

1580

0,7

0,7

0,7

1400

1300

1200

1400

1300

1200

20,0

15,0

12,5

4. Nhiệt độ bắt đầu biến dạng dưới tải trọng 0,2

N mm 2 tính bằng o C , không nhỏ hơn 5

5. Cường độ nén tính bằng N mm 2 , không nhỏ hơn

6

6. Độ xốp biểu kiến tính bằng % , không lớn hơn

24

25

26

7

7. Khối lượng thể tích tính bằng g cm3 , không nhỏ hơn

2,0

1,95

1,9

Gạch samốt là loại gạch samốt chịu lửa có hàm lượng nhôm ôxit từ (28 ÷ 45)%, được sử dụng cho các thiết bị nhiệt khác nhau của các ngành công nghiệp. Tùy theo độ chịu lửa gạch chịu lửa samốt được phân thành các loại: SA có độ chịu lửa không nhỏ hơn 1730 o C ; SB có độ chịu lửa không nhỏ hơn 1650 o C ; - 52 -

SC có độ chịu lửa không nhỏ hơn 1580 o C .

Những chỉ tiêu hóa lý của gạch chịu lửa samốt phải theo TCVN 4710:1989 như ở bảng 3.17.

3.4.7.2. Gạch cao alumin Gạch cao alumin là loại gạch chịu lửa cao alumin có hàm lượng nhôm ôxit không nhỏ hơn 45% theo TCVN 5441:2004, sử dụng trong thiết bị nhiệt.

Bảng 3.18. Quy định các chỉ tiêu cơ lý của gạch cao alumin

Loại gạch

Tên chỉ tiêu

STT

Corun HA I HA II HA III

1

Độ chịu lửa, C , không nhỏ hơn

2

Nhiệt độ bắt đầu biến dạng dưới tải trọng 0,2

o

1800

1790

1770

1750

1600

1550

1500

1450

1550 1600

0,4

0,4 -

0,3 -

0,3 -

4

Cường độ nén, N mm 2 , không nhỏ hơn

40

40

35

30

5

Độ xốp biểu kiến, % , không lớn hơn

20

20

20

20

N mm 2 , o C , không nhỏ hơn 3

Độ co phụ theo chiều dài, %, không lớn hơn, ở nhiệt độ, o C .

1450 1500

Theo TCVN 7484:2005, dựa vào hàm lượng nhôm ôxit Al2 O3 , gạch chịu lửa cao alumin được phân thành các cấp như : Cấp III, ký hiệu: HA III , hàm lượng nhôm ôxit Al2 O3 = (45 ÷ 65)%; Cấp II, ký hiệu: HA II , hàm lượng nhôm ôxit Al2 O3 = (65 ÷ 75)%; Cấp I, ký hiệu: HA I , hàm lượng nhôm ôxit Al2 O 3 = (75 ÷ 90)%; Gạch corun, ký hiệu: Corun, hàm lượng nhôm ôxit Al2 O3 > 90%.

Gạch cao alumin với những chỉ tiêu cơ lý ở bảng 3.18.

3.4.7.3. Gạch chịu lửa manhêdi Theo TCVN 5441:2004, vật liệu chịu lửa kiềm tính manhêdi có thành phần hóa MgO ≥ 80% theo khối lượng.

Theo TCVN 8255:2009, áp dụng cho loại gạch chịu lửa kiềm tính manhêdi sử dụng trong lò luyện kim và các lò công nghiệp khác. Hàm lượng ôxit MgO, gạch chịu lửa manhêdi được phân làm tám loại: MG87, MG89, MG91, MG93, MG95B, - 53 -

MG95A, MG97B, MG97A. Các chỉ tiêu cơ lý hóa của gạch manhêdi được quy định ở bảng 3.19.

Bảng 3.19. Quy định các chỉ tiêu cơ lý hóa của gạch manhêdi

Ký hiệu STT

Tên chỉ tiêu

MG MG 87 89

MG 91

MG 93

MG MG 95B 95A

MG 97B

MG 97A

1

Hàm lượng MgO, %, không nhỏ hơn

87

89

91

93

94,5

95

96,5

97

2

Hàm lượng CaO, %, không nhỏ hơn

3

3

3

2

2

2

-

-

3

Hàm lượng SiO 2 , %,

-

-

-

3,5

2

2

2

1

không nhỏ hơn 4

Độ xốp biểu kiến, %, không lớn hơn

20

20

18

18

18

16

18

16

5

Cường độ nén ở nhiệt độ thường, MPa, không nhỏ hơn

50

50

60

60

60

60

60

60

6

Nhiệt độ bắt đầu biến dạng dưới tải trọng 0,2

N mm 2 , o C , không

1540 1550 1560 1620 1650 1650 1700 1700

nhỏ hơn 7

Độ co (nở) dài sau nung ở 1650 o C , %, 2 giờ, không lớn hơn

-

0,6

0,5

0,4

0,3

0,3

0,2

0,2

3.4.7.4. Gạch chịu lửa manhêdi spinel và manhêdi crôm Theo TCVN 5441:2004, vật liệu chịu lửa kiềm tính manhêdi crôm có thành

phần hóa MgO ≥ 60% và Cr2 O 3 = (5 ÷ 15)% .

Theo TCVN 5441:2004, vật liệu chịu lửa kiềm tính manhêdi spinel có thành

phần hóa học MgO ≥ 40% và Al2 O3 = (5 ÷ 25)% . Trong đó thành phần hóa của khoáng vật spinel là MgO.Al2O3 hay MgAl2 O 4 .

Với TCVN 9032:2011, loại gạch chịu lửa kiềm tính manhêdi spinel có kí hiệu MS, và manhêdi crôm có kí hiệu MCr, dùng để xây, lót lò quay cần đạt chất lượng ở bảng 3.20.

- 54 -

Bảng 3.20. Quy định các chỉ tiêu chất lượng của gạch MS và MCr

Mức cho phép

Tên chỉ tiêu

STT

MS

MCr

1

Hàm lượng MgO, %, không nhỏ hơn

75

65

2

Hàm lượng Cr2 O 3 , %, không nhỏ hơn

-

3

3

Hàm lượng Al2 O 3 , %, không nhỏ hơn

4

-

4

Khối lượng thể tích, g cm 3 , không nhỏ hơn

2,8

2,9

5

Độ xốp biểu kiến, %, không lớn hơn

21

22

6

Cường độ nén ở nhiệt độ thường, MPa, không nhỏ hơn

40

40

7

Độ bền sốc nhiệt tại 1200 o C , lần, không nhỏ hơn

30

30

8

Nhiệt độ bắt đầu biến dạng dưới tải trọng 0,2 N mm 2 , o C ,

1700

1700

0,5

0,5

không nhỏ hơn 9

Độ co phụ sau nung ở 1650 o C , %, 2 giờ, không lớn hơn

3.4.8. Gạch chịu axit Theo TCXD 86:1981, gạch chịu axit dùng trong các công trình xây dựng công nghiệp hóa học, điện hóa học, y dược, công nghiệp thực phẩm và các ngành khác có lien quan đến sự chống ăn mòn của các hóa chất mang tính axit.

Gạch chịu axit được sản xuất hai dạng là gạch khối và gạch tấm lát. Gạch phải vuông thành, sắc cạnh, màu sắc đồng đều, không sống và không có hạt trên bề mặt. Đối với gạch axit dạng tấm lát độ lệch về chiều dày viên gạch không lớn hơn 1,5mm.

Chỉ tiêu cơ lý hóa phải phù hợp với yêu cầu bảng 3.21.

Bảng 3.21. Quy định các chỉ tiêu cơ lý hóa của gạch chịu axit

1

Mức

Chỉ tiêu

STT

Độ chịu axit không nhỏ hơn, % - Gạch khối - Gạch tấm lát

A

B

C

96 96

94 94

92 92

7 6

9 8

12 12

400 400

300 300

300 300

Độ hút nước không lớn hơn, %

2

- Gạch khối - Gạch tấm lát Cường độ nén, daN cm 2 , không nhỏ hơn

3

- Gạch khối - Gạch tấm lát - 55 -

3.4.9. Sản phẩm sứ vệ sinh Sản phẩm sứ vệ sinh là vật liệu gốm có công nghệ sản xuất gốm mịn, là loại gốm đặc, không thấm nước và khí, xương gốm thường có màu trắng. Sản phẩm được dùng nhiều cho các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp. Theo TCVN 6073:2005, các chỉ tiêu cơ lí của sản phẩm loại này được quy định độ hút nước không lớn hơn 0,5%. Độ cứng bề mặt men theo thang Morh không nhỏ hơn 6. Độ thấm mực không lớn hơn 1mm. Khả năng chịu tải của sản phẩm không nhỏ hơn 1,5 kN đối với loại sản phẩm chậu rửa. Ngoài ra về độ bền nhiệt, độ bền hóa của men, độ bền rạn men phải đạt yêu cầu.

Câu hỏi Câu 1: Các nguyên vật liệu có thể sử dụng để sản xuất vật liệu gốm?

Câu 2: Nhiệt độ kết khối hợp lý khi nung của các sản phẩm gốm xây dựng?

Câu 3: Các chỉ tiêu cơ bản của các sản phẩm gốm xây dựng?

- 56 -

CHƯƠNG IV. VẬT LIỆU KIM LOẠI 4.1. Khái niệm về vật liệu kim loại và luyện kim Vật liệu kim loại trong xây dựng sử dụng phổ biến như thép, gang, nhôm, đồng.

Vật liệu kim loại thường được sử dụng trong các công trình cầu, đường sắt, trạm phát điện, cũng như các công trình dân dụng, văn hóa thể thao. Chúng có đặc điểm là cường độ chịu lực cao, có hệ số phẩm chất cao hơn bê tông, nhưng dễ bị tác dụng ăn mòn của môi trường.

Các vật liệu kim loại được sản xuất sau khi hoàn nguyên với thành phần hóa học phù hợp theo từng công nghệ, hoặc được tạo thành hợp kim. Trong đó hỏa luyện và thủy luyện là hai phương pháp hoàn nguyên chính.

Hỏa luyện là quá trình hoàn nguyên kim loại ở nhiệt độ cao. Phản ứng hoàn nguyên chủ yếu là nhờ các chất có ái lực hóa học mạnh để tách kim loại ra khỏi hợp chất của nó trong quặng. Phản ứng hoàn nguyên thường tỏa nhiều nhiệt, môi trường có chất oxy hóa mạnh như cacbon (C ) , hyđrô (H 2 ) .

Thủy luyện là quá trình hoàn nguyên kim loại trong môi trường có tác dụng của các chất hóa học hoặc trong môi trường điện phân, môi trường nhiệt độ cao hoặc điện phân nóng chảy, điện phân trong dung dịch. Điện phân trong dung dịch là quá trình thu hồi kim loại sạch bằng các phản ứng hoàn nguyên ở nhiệt độ thấp nhỏ hơn 100 o C trong dung môi hóa chất. Với nguyên tắc là dùng các chất, hợp chất tan trong nước để đẩy kim loại sạch ra khỏi chất hợp chất của nó.

Phôi để sản xuất vật liệu kim loại được tạo ra chủ yếu bằng cách nấu nóng chảy. Để biến tính cấu trúc của một số vật liệu kim loại theo hướng có lợi cho sử dụng bằng phương pháp nhiệt luyện hay còn gọi là xử lý nhiệt. Với vật liệu thép có thể được xử lý nhiệt thông qua các phương pháp như ủ, thường hóa, tôi và ram.

4.2. Phân loại vật liệu kim loại 4.2.1. Vật liệu kim loại đen Vật liệu kim loại được chia làm kim loại đen, kim loại màu và hợp kim. Kim loại đen trong xây dựng là thép và gang. Phân loại thép và gang chủ yếu theo hàm

lượng cacbon (C ) . Gang chủ yếu gồm sắt và cacbon C = (2,14 ÷ 6 ) % . Thép chủ yếu

gồm sắt và cacbon có hàm lượng C ≤ 2,14 % bao gồm: Thép có hàm lượng cacbon cao C = (0,6 ÷ 2,14) % ;

Thép có hàm lượng cacbon trung bình C = (0,25 ÷ 0,6) % ;

Thép có hàm lượng cacbon thấp C < 0,25 % .

- 57 -

Theo TCVN 7446-1:2004, thép là vật liệu thành phần chính là sắt, thường có thành phần cacbon nhỏ hơn 2% và còn chứa các nguyên tố khác. Một số thép crôm có thể nhiều hơn 2% các bon, nhưng 2% thường là giới hạn giữa thép và gang.

Thép và gang còn chứa một số nguyên tố hóa học khác tùy theo điều kiện luyện thép: Mn ≤ 1,1% ; Si ≤ 3,8% ; P, S ≤ 0,2% ; Cr, Ni, Cu, W, Mo, Ti, chiếm hàm lượng rất ít khoảng (0,1 ÷ 0,2)% .

4.2.2. Vật liệu kim loại màu Kim loại màu thường dùng trong xây dựng là hợp kim nhôm. Kim loại màu được chia làm loại nhẹ với khối lượng riêng < 5 g cm 3 và loại nặng có khối lượng

riêng ≥ 5 g cm 3 . Kim loại nhôm và manhê thuộc loại nhẹ, kim loại đồng và thiếc thuộc loại nặng.

4.2.3. Vật liệu kim loại hợp kim Để tăng cường các tính chất kỹ thuật của thép và gang khi thêm những nguyên tố kim loại khác như mangan, crôm, niken, nhôm, đồng.

Hàm lượng hợp kim > 10% gọi là thép hợp kim cao, (2,5 ÷ 10) % gọi là thép

hợp kim vừa, ≤ 2,5 % gọi là thép hợp kim thấp. Đối với thép không hợp kim và thép hợp kim được phân loại trên cơ sở thành

phần hóa học theo TCVN 7446-1:2004.

4.3. Các tinh chất cơ bản của vật liệu kim loại 4.3.1. Cấu trúc tinh thể kim loại 4.3.1.1. Các mạng tinh thể của kim loại Các dạng ô mạng cơ sở của tinh thể kim loại thường gặp là mạng lập phương thể tâm, mạng lập phương diện tâm, mạng lục giác xếp chặt. Mạng lập phương thể

tâm, kim loại có kiểu mạng này như αFe , Cr, W, Mo. Mạng lập phương diện tâm, kim loại có kiểu mạng này như γFe , Cu, Ni, Al, Pb. Mạng lục giác xếp chặt, kim loại có kiểu mạng này như Be, Mg, Ti, Co.

4.3.1.2. Tính thù hình của kim loại Nhiều kim loại có đặc tính là ở các nhiệt độ và áp suất khác nhau cùng một nguyên tố có thể tồn tại ở những kiểu mạng khác nhau. Tính chất này được gọi là tính thù hình, những kiểu mạng tinh thể khác nhau của cùng một kim loại được gọi là các thù hình. Các dạng thù hình của các nguyên tố được kí hiệu bằng các chữ cái Hi Lạp là

α , β , γ , δ . Trong đó α là dạng tồn tại nhiều ở nhiệt độ thấp, còn β , γ , δ lần lượt ở - 58 -

các nhiệt độ cao hơn. Khi biến đổi dạng thù hình có thể sẽ gây ra các biến đổi quan trọng về thể tích và tính chất của kim loại.

Ví dụ quá trình xuất hiện sự chuyển đổi thù hình của sắt nguyên chất phụ thuộc vào nhệt độ: 1539 o C : Sắt lỏng ngưng kết thành sắt δ , mạng tinh thể lập phương thể tâm; 1390 o C : δFe chuyển thành γFe , mạng tinh thể lập phương diện tâm; 910 o C : γFe chuyển thành βFe , mạng tinh thể lập phương thể tâm, không có từ tính; 768 o C : βFe chuyển thành αFe , mạng tinh thể lập phương thể tâm, có từ tính.

Sự biến đổi thù hình của sắt nguyên chất theo chiều tăng nhệt độ là αFe , γFe ,

βFe , δFe song chỉ αFe và γFe có ý nghĩa trong thực tế.

4.3.1.3. Sự kết tinh của kim loại Phần lớn các kim loại sản xuất ra được luyện bằng phương pháp nấu chảy, sau đó đem đúc để thành hình sản phẩm hay bán thành phẩm. Chất lượng của vật liệu đúc phụ thuộc vào quá trình chuyển tiếp từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn, tức là quá trình kết tinh.

Quá trình kết tinh hình thành mạng tinh thể từ trạng thái lỏng là sự kết tinh lần thứ nhất; phân biệt với sự biến đổi thù hình hay sự chuyển mạng tinh thể ở trạng thái rắn được gọi là sự kết tinh lần thứ hai. Mỗi kim loại tinh khiết khi kết tinh có sự đột biến từ trạng thái sắp xếp nguyên tử không trật tự sang có trật tự ở một nhiệt độ nhất

định.

Quá trình kết tinh của kim loại là một quá trình rất phức tạp. Khi hạ nhiệt độ xuống thấp hơn nhiệt độ kết tinh lí thuyết (Ts ) trong kim loại lỏng xuất hiện những phần tử rắn rất nhỏ có cấu trúc tinh thể, đó là các mầm kết tinh. Quá trình tiếp theo là các mầm phát triển và trở thành tinh thể.

Trong thực tế quá trình kết tinh bắt đầu ứng với nhiệt độ kết tinh thực là Tk . Sự khác nhau giữa nhiệt độ kết tinh lí thuyết và nhiệt độ kết tinh thực là T = Ts − Tk được gọi là độ quá nguội. Tốc độ nguội càng lớn thì độ quá nguội càng lớn và dẫn đến làm giảm nhiệt độ kết tinh thực. Với tốc độ nguội chậm sự kết tinh xảy ra ở nhiệt độ không

đổi được mô tả như đoạn nằm ngang của biểu đồ trạng thái. Ngoài ra tốc độ nguội còn ảnh hưởng đến cấu trúc kim loại và độ đồng nhất của nó. Độ quá nguội ảnh hưởng đến tốc độ kết tinh và cấu trúc của kim loại vì nó ảnh hưởng đến tốc độ tạo mầm và tốc độ phát triển kích thước của tinh thể. Khi độ quá nguội nhỏ, kim loại sẽ có cấu trúc hạt lớn, chất lượng của vật liệu kim loại thấp. Khi độ quá nguội lớn thì tốc độ tạo mầm lớn, kim loại sẽ có cấu trúc hạt nhỏ, tính chất cơ học của vật liệu kim loại tốt.

- 59 -

4.3.1.4. Cấu trúc tinh thể của kim loại đúc Kim loại lỏng sau khi luyện xong được đem đúc thành thỏi hay thành sản phẩm.

Cấu tạo tinh thể và độ lớn tinh thể cũng như độ quá nguội, tốc độ và phương tản nhiệt, hình dạng kích thước của thỏi đúc mà có quan hệ mật thiết đến quá trình gia công tiếp theo.

Trong thỏi đúc, từ ngoài vào trong có thể chia ra ba khu vực kết tinh điển hình.

Vùng một là lớp ngoài cùng do kim loại lỏng bị nguội đột ngột, hơn nữa do tiếp xúc với thành khuôn có nhiệt độ thấp nên độ quá nguội lớn, kết tinh với các hạt tinh thể nhỏ không định hướng. Vùng hai là lớp tinh thể hình trụ vuông góc với thành khuôn.

Vùng ba là lớp nằm trong cùng, kết tinh với tinh thể lớn.

4.3.2. Cấu tạo hợp kim và thành phần pha của sắt với cacbon 4.3.2.1. Cấu tạo hợp kim Trong xây dựng ít sử dụng kim loại nguyên chất mà thường sử dụng hợp kim.

Tùy thuộc vào đặc tính tác dụng giữa các thành phần của hợp kim mà ta có hợp kim là hỗn hợp hóa học, hỗn hợp cơ học, dung dịch đặc.

Hỗn hợp hóa học về cấu tạo là một thể đồng nhất. Các nguyên tố tạo thành phối hợp với nhau theo một tỉ lệ xác định. Mạng tinh thể hợp chất hóa học khác với mạng tinh thể của các nguyên tố tạo thành. Ví dụ mạng tinh thể hợp chất hóa học 3 nguyên tố là Cu, Mn, Sn: Gồm 18 nguyên tử đồng, 4 nguyên tử mangan và 4 nguyên tử thiếc.

Được phân bố theo kiểu lập phương thể tâm mà các nguyên tử đồng ở đỉnh, các nguyên tử mangan và thiếc được bố trí ở tâm và nằm xen kẽ trong không gian tinh thể hợp chất.

Hỗn hợp cơ học về cấu tạo là một thể không đồng nhất. Các nguyên tử của các nguyên tố khác nhau không có khả năng hòa tan vào nhau và không có khả năng phối trí với nhau trong không gian để tạo ra tinh thể hỗn hợp hóa học.

Dung dịch đặc về cấu tạo là một thể đồng nhất. Các nguyên tử có khả năng hòa tan vào nhau nhưng vẫn giữ được tính đồng nhất về cấu tạo. Khác với hỗn hợp hóa học và hỗn hợp cơ học là kim loại là dung môi vẫn giữ nguyên được cấu tạo mạng, còn kim loại hòa tan không giữ được cấu tạo mạng của nó mà phân tán vào trong dung môi, mức độ hòa tan không theo một tỉ lệ nhất định, chúng có thể hòa tan vào nhau vô hạn hoặc có giới hạn.

4.3.2.2. Thành phần pha của sắt với cacbon Sắt với cacbon là vật liệu như thép hoặc gang. Do nhiệt độ và lượng ngậm cacbon khác nhau mà các cấu tạo kết tinh cũng khác nhau. Trên cơ sở biểu đồ trạng - 60 -

thái sắt với các bon được chia thành 5 loại pha chính như auxtenit, ferit, xementit, peclit, lêđêburit.

Auxtenit (O ) là dung dịch đặc của γFe và cacbon với hàm lượng C = 2,14% .

Auxtenit có độ dẻo cao, cường độ bền kéo σ b = 2200 daN/cm 2 . Độ cứng thấp HB = 200 daN/cm 2 và không có từ tính. Khi auxtenit nguội tiết ra xementit và khi

nguội tiếp đến 723 o C thì auxtenit còn lại chuyển thành peclit.

Ferit (F) là dung dịch đặc của αFe và cacbon, C = (0,006 ÷ 0,02)% . Ferit có

tính dẻo và dai cao, cường độ bền kéo σ b = 2500 daN/cm 2 .

Xementit (Xe ) là hỗn hợp hóa học Fe3C , hàm lượng C = 6,67% . Xementit có cấu trúc tinh thể rất phức tạp, nhiệt độ nóng chảy ở khoảng 1150 o C . Xementit có độ dẻo thấp, giòn, độ cứng cao HB = 800 daN/cm 2 .

Peclit (P ) là hỗn hợp cơ học giữa ferit và xementit, cũng là sản phẩm phân hóa

của auxtenit khi nguội chậm xuống dưới 723 o C . Peclit có nồng độ cacbon là C = 0,8% . Độ cứng thấp HB = 180 daN/cm 2 , độ giãn dài tương đối δ = 11% , cường

độ bền kéo σ b = (8200 ÷ 13300 ) daN/cm 2 .

Lêđêburit là hỗn hợp cơ học của auxtenit và xementit. Nó được tạo thành khi kết tinh hợp kim lỏng có chứa 4,3% cacbon và gọi là cùng tinh. Sự tạo thành cùng tinh lêđêburit cũng xảy ra đối với những hợp kim có hàm lượng cacbon C > 2,14% .

Grafit là cacbon tự do phân bố trong kim loại ở dạng tấm. Grafit là pha rất mềm có cường độ rất thấp.

4.3.3. Các tính chất cơ học cơ bản của vật liệu kim loại 4.3.3.1. Tính biến dạng Biến dạng đàn hồi có quan hệ giữa độ biến dạng tuyệt đối ∆l và tải trọng tác dụng P là bậc nhất và biến dạng mất đi khi tải trọng ngừng tác dụng.

Biến dạng dẻo là biến dạng xảy ra khi tải trọng vượt quá tải trọng đàn hồi khi đó quan hệ giữa ∆l và ngoại lực tác dụng không còn bậc nhất. Độ giãn dài tương đối δ là tỉ số phần trăm giữa độ giãn dài sau khi kéo ∆l và độ dài ban đầu lbđ của mẫu và được xác định theo công thức:

δ=

∆l × 100% l bđ

(IV.1)

Độ thắt tương đối ψ được xác định theo công thức:

ψ=

F0 − Fk × 100% F0

(IV.2)

Trong đó: - 61 -

F0 : Tiết diện ban đầu của mẫu vật liệu kim loại; Fk : Tiết diện khi có biến dạng thắt của mẫu vật liệu kim loại.

4.3.3.2. Cường độ

Khi thí nghiệm kéo mẫu thử đặc trưng chỉ tiêu về cường độ chảy (σ c ) , cường

độ chảy quy ước (σ 0,2 ) , cường độ bền kéo (σ b ) , cường độ bền nén (σ bc ) .

Cường độ chảy là ứng suất khi kim loại chảy ứng với tải trọng Pc , tiết diện ban đầu F0 : σc =

(IV.3)

Pc F0

Trong kỹ thuật, người ta dùng giới hạn chảy quy ước σ 0,2 đó là ứng suất ứng với trạng thái có biến dạng dư bằng 0,2% chiều dài ban đầu của mẫu.

Cường độ bền kéo (σ b ) xác định khi mẫu bị phá hoại ứng với tải trọng kéo Pb ,

tiết diện ban đầu F0 :

σb =

(IV.4)

Pb F0

Cường độ bền nén (σ bc ) xác định khi mẫu bị phá hoại ứng với tải trọng nén Pbc , tiết diện ban đầu F0 :

σ bc =

(IV.5)

Pbc F0

4.3.3.3. Độ dai va đập Độ dai va đập của kim loại là khả năng chống lại tải trọng va đập tức tải trọng

tác dụng lớn và đột ngột. Độ dai va đập (a k ) xác định dựa vào công khi phá hủy một

đơn vị tiết diện mẫu. ak =

(IV.6)

Ak Sk

Trong đó:

a k : Độ dai va đập của vật liệu kim loại, (N × m/m 2 ; J m 2 ) ;

A k : Công cần thiết để phá hủy tiết diện mẫu vật liệu kim loại, (N × m ) hay J;

Sk : Tiết diện mẫu vật liệu kim loại bị phá hủy, (m 2 ).

Có thể xác định năng lượng hấp thụ trong thử va đập bằng thiết bị kiểu con lắc Charpy. Độ dai va đập còn cho phép đánh giá năng lượng cần thiết làm gãy, hoặc qua quan sát bằng mắt thường có thể đánh giá mức độ dẻo hoặc dòn của vật liệu.

- 62 -

4.3.3.4. Độ cứng Độ cứng của vật liệu kim loại chỉ đánh giá tính chất bề mặt. Độ cứng còn đánh giá khả năng gia công kim loại. Độ cứng vật liệu kim loại thường xác định theo phương pháp Brinell (HB) hoặc phương pháp Vickers (HV).

4.4. Vật liệu gang 4.4.1. Gang xám Gang xám có hàm lượng các nguyên tố hóa học ngoài sắt ra như:

C = (2,9 ÷ 3,7 )% , Si = (1,2 ÷ 2,6)% , Mn = (0,7 ÷ 1,1)% , P ≤ 0,3% , S ≤ 0,15% .

Gang xám là loại gang chủ yếu dùng trong xây dựng. Gang xám gồm các grafit ở dạng tấm có dạng hình lục giác trong nền peclit. Giới hạn bền kéo của gang xám thấp,

thường chỉ bằng (1 3 ÷ 1 5) giới hạn bền nén. So với thép giới hạn bền nén không thấp

hơn nhiều, nhưng độ dẻo và độ đặc thì thấp hơn.

Cường

độ

bền

kéo

σ b = (100 ÷ 440 ) MPa ,

cường

độ

bền

u ốn

σ u = (280 ÷ 640 ) MPa, cường độ bền nén σ n = (500 ÷ 1400 ) MPa, độ giãn dài tương đối δ = (0 ÷ 0,5) % , độ cứng HB = 120 ÷ 300 , độ bền va đập a k = (9 ÷ 11) J cm 2 , mô đun đàn hồi E = (83300 ÷ 137200) MPa .

Trong xây dựng thường dùng loại tương ứng với cường độ bền kéo 32 daN cm 2 và cường độ bền uốn 52 daN cm 2 trở lên. Theo TCVN 1659:1975 gang xám kí hiệu là GX.

4.4.2. Gang cầu Gang cầu có hàm lượng các nguyên tố hóa học ngoài sắt ra như: C = (3,2 ÷ 3,8)% , Si = (1,9 ÷ 3,8)% , Mn = (0,2 ÷ 0,7 )% , P ≤ 0,1% , S ≤ 0,15% .

Gang cầu gồm những hạt grafit hình cầu trong nền peclit. Khi chịu lực thì cấu trúc hình cầu làm cho gang cầu có độ bền kéo và nén cao, độ dẻo dai nhất định.

Cường độ bền kéo σ b = (350 ÷ 1000 ) MPa , cường độ chảy quy ước

σ 0,2 = (220 ÷ 700 ) MPa , cường độ bền nén σ n = (600 ÷ 1200) MPa , độ giãn dài tương đối δ = (2 ÷ 4)% , độ cứng HB = 140 ÷ 400 , độ bền va đập a k = (15 ÷ 40 ) J cm 2 , mô đun đàn hồi E = (156800 ÷ 176400) MPa . Theo TCVN 1659:1975 gang cầu kí hiệu là GC.

4.4.3. Gang dẻo Gang dẻo có hàm lượng các nguyên tố hóa học ngoài sắt ra như: - 63 -

C = (2,4 ÷ 2,9)% , Si = (1,0 ÷ 1,6)% , (C + Si ) = (3,6 ÷ 4,2)% , Mn = (0,3 ÷ 1,0)% , P ≤ 0,18% , S ≤ 0,2% , Cr ≤ 0,08 .

Gang dẻo là loại gang grafit trong đó có hình dạng grafit là cụm bông hoặc hoa tuyết trong nền ferit hoặc nền peclit. Chế tạo bằng cách đúc thành sản phẩm gang trắng sau đó đem ủ grafit hóa theo chế độ gia nhiệt nhất định để tách grafit ra khỏi xementit

(Fe3C ) . Do grafit có dạng cụm bông tương đối thu gọn, đồng thời grafit trong gang

dẻo ít hơn nên cường độ kéo của nó thường cao hơn gang xám nhưng thấp hơn gang

cầu. Cường độ bền kéo σ b = (290 ÷ 800 ) MPa , độ cứng HB = 100 ÷ 320 , độ giãn dài tương đối δ = (1,5 ÷ 12 ) % . Theo TCVN 1659:1975, gang dẻo kí hiệu là GZ. Gang dẻo ít sử dụng hơn gang xám mặc dù cơ tính tổng hợp cao nhưng giá thành cao do ủ grafit với thời gian dài và chế tạo phức tạp vì thế nó chỉ sử dụng để chế tạo các sản phẩm khi chịu va đập và chịu kéo, hình dáng phức tạp, tiết diện thành vật

đúc mỏng.

4.5. Vật liệu thép 4.5.1. Thép cacbon kết cấu thông thường Theo TCVN 1765:1975, thép cacbon kết cấu thông thường dùng thép cacbon thông thường áp dụng cho sản phẩm là cấu kiện đã được cán nóng dưới dạng thép thanh, băng, hình, định hình, tấm, lá, băng rộng (vạn năng) và thép lá cán nguội. Thép cacbon kết cấu thông thường theo công dụng được chia thành 3 nhóm: Nhóm A: Đảm bảo tính chất cơ học; Nhóm B: Đảm bảo thành phần hóa học; Nhóm C: Đảm bảo tính chất cơ học và thành phần hóa học.

Thép cacbon kết cấu thông thường sản xuất theo các mác sau: Nhóm A: CT31, CT33, CT34, CT38, CT42, CT51, CT61; Nhóm B: BCT31, BCT33, BCT34, BCT38, BCT42, BCT51, BCT61; Nhóm C: CCT34, CCT38, CCT42 và CCT52.

Thép của tất cả các nhóm với mác số 33, 34, 38 và 42 được rót theo công nghệ sôi, lặng và nửa lặng, còn thép với mác số 51 và 61 theo công nghệ nửa lặng và lặng.

Thép nửa lặng mác CT38 và CT52 được nấu luyện với hàm lượng mangan thường và nâng cao. Không phân loại mức độ khử oxy ở mác thép CT31 và BCT31. Ký hiệu chữ CT là chữ viết tắt của thép cacbon thông thường. Chỉ số đứng sau chỉ giới hạn bền tối thiểu khi kéo tính bằng daN mm 2 . Chữ B và C đứng đầu mác thép chỉ nhóm thép; thép nhóm A không cần ghi. Ví dụ: CT34, BCT34, CCT34. Chữ in thường đứng sau chữ số chỉ độ bền khi kéo biểu thị mức độ khử oxy: s - thép sôi, n - thép nửa lặng, không ghi - thép lặng. Ví dụ: CT38s, CT38n, CT38, BCT38n, CCT38. Để biểu thị loại - 64 -

thép, đằng sau cùng mác thép có thêm chữ số Ả rập. Không cần ghi số chỉ loại đối với thép loại 1. Ví dụ: CT38n2, BCT38s2, CCT42n2, BCT38s, CCT42n. Ở thép lặng có thêm gạch ngang đằng sau độ bền kéo để phân biệt với số chỉ loại thép. Ví dụ: BCT38 - 2, CCT42 - 3, CCT38 - 6. Đối với thép nửa lặng có nâng cao hàm lượng mangan ở sau chữ tắt biểu thị mức độ khử oxy có thêm chữ Mn. Ví dụ: CT38nMn, BCT38nMn2, CCT52nMn3. Khi khắc dấu để ghi nhãn, được phép lấy độ cao của chữ và số bằng nhau. Ví dụ: BCT38nMn2.

Thép cacbon thường nhóm A có cường độ bền kéo σ b = 310 ÷ 610MPa, cường

độ chảy quy ước σ 0,2 = 210 ÷ 320MPa, độ giãn dài tương đối δ = 15 ÷ 35%, và đạt uốn góc 180 o .

Thép cacbon thường nhóm B chỉ quy định về thành phần hóa học C = 0,05 ÷ 0,49%, Mn = 0,25 ÷ 1,2%, Si = 0,05 ÷ 0,35%, Cr ≤ 0,3%, Ni ≤ 0,3%, Cu ≤ 0,3%, P ≤ 0,04 ÷ 0,7%, S ≤ 0,05 ÷ 0,6%. Về thành phần hóa học của thép cacbon thường loại B cũng áp dụng cho thép thỏi, phôi cán thô, phôi vuông, phôi tấm và những phôi cán hoặc đúc theo phương pháp đúc liên tục, ống, vật rèn và dập, dây, băng và các sản phẩm kim loại. Loại thép này cũng được dùng trong các kết cấu khi chế tạo phải gia công nhiệt luyện hoặc rèn, hàn. Thép loại CT10 thường dùng làm các chi tiết như đinh tán, bulông thường. Trong xây dựng cầu và cốt thép cho bê tông cốt thép dùng CT3, CT5 và loại CT3, CT6 có thể dùng trong cơ khí làm chi tiết máy.

Thép cacbon thường nhóm C có mác như CCT38n, CCT38, CCT38nMn, CCT42n, CCT42. Loại thép này có cơ tính như thép loại A và thành phần hóa học như thép loại B cùng loại, và độ dai va đập a k = 4× 105 ÷ 10× 105 N.m m 2 . Thép loại C thường dùng trong các kết cấu hàn và cốt thép cho bê tông cốt thép.

4.5.2. Thép kết cấu hợp kim thấp Theo TCVN 3104:1979, thép kết cấu hợp kim thấp dạng tấm, tấm rộng, thép hình được nấu luyện trong lò Mác tanh, lò chuyển ôxi thổi đỉnh hoặc lò điện. Thép kết cấu hợp kim thấp thường dùng để chế tạo các kết cấu thép như: Dàn cầu, tháp khoan dầu mỏ, đường ống dẫn khí. Thép kết cấu hợp kim thấp được dùng trong xây dựng và chế tạo máy có ưu điểm thích hợp cho các kết cấu hàn, sử dụng chủ yếu ở dạng cung cấp. Mác thép kết cấu hợp kim thấp được phân loại dự vào công dụng chủ yếu thành hai nhóm A và B. Nhóm A là thép dùng làm kết cấu kim loại: Thép mangan 14Mn, 19Mn, 09Mn2, 14Mn2, 18Mn2; Thép silic-mangan 12MnSi, 16MnSi, 17MnSi, 09Mn2Si, 10Mn2Si1; Thép mangan-vanadi MnV; - 65 -

Thép crôm-mangan-silic 14CrMnSi; Thép crôm-silic-niken-đồng 15CrSiNiCu, 10CrSiNiCu. Nhóm B là thép cốt bêtông: Thép silic-mangan 35MnSi, 18Mn2Si, 25Mn2Si; Thép crôm-mangan-zircôni 20CrNm2Zr; Thép silic 80Si. Thép kết cấu hợp kim thấp có thành phần hóa học học C ≤ 0,12 ÷ 0,82%, Si = 0,17 ÷ 1,2%, Mn = 0,4 ÷ 1,9%, Cr ≤ 0,3%, Ni ≤ 0,3%, Cu ≤ 0,3%, P ≤ 0,035% đối với nhóm A, P ≤ 0,04% đối với nhóm B, S ≤ 0,04% đối với nhóm A, S ≤ 0,045% đối với nhóm B. Hàm lượng Vanadi đối với thép nhóm A khoảng 0,05 ÷ 0,10%. Hàm lượng zircôni đối với thép nhóm B khoảng 0,70 ÷ 0,14%. Hàm lượng đồng không vượt quá 0,03% với các mác thép ngoại trừ mác 15CrSiNiCu hàm lượng đồng 0,20 ÷ 0,40% và mác 10CrSiNiCu hàm lượng 0,40 ÷ 0,65%.

Thép kết cấu hợp kim thấp có cường độ bền kéo σ b = 450 ÷ 900MPa, cường độ chảy quy ước σ 0,2 = 270 ÷ 600MPa, độ giãn dài tương đối δ = 6 ÷ 26%, tùy vào mác thép còn quy định độ dai va đập a k = 3× 105 ÷ 5× 105 N.m m 2 , và điều kiện uốn góc 180 o .

4.5.3. Thép cacbon kết cấu chất lượng tốt Theo TCVN 1766:1975, thép cacbon kết cấu chất lượng tốt áp dụng cho thép cacbon kết cấu chất lượng tốt cán nóng và rèn, có kích thước là đường kính hoặc chiều dày nhỏ hơn 250 mm. Thép cacbon kết cấu chất lượng tốt cũng áp dụng cho thép thỏi, các loại phôi rèn và cán, thép lá, thép băng, thép tấm rộng, thép ống, thép dây, thép rèn và dập.

Thép được luyện trong các lò chuyển oxy thổi đỉnh, lò Mactanh và lò điện hồ quang, theo công nghệ sôi, lặng và nửa lặng.

Dựa theo thành phần hóa học thép được chia làm 2 nhóm: Nhóm 1 với hàm lượng mangan thường, gồm các mác sau: C5s, C8s, C8, C10s, C10, C15s, C15, C20s, C20, C25, C30, C35, C40, C45, C50, C55, C60, C65, C70, C75, C80 và C85.

Nhóm 2 với hàm lượng mangan nâng cao, gồm các mác sau: C15Mn, C20Mn, C25Mn, C30Mn, C35Mn, C40Mn, C45Mn, C50Mn, C60Mn, C65Mn và C70Mn. Trong mác thép, chữ C đứng đầu biểu thị thép cacbon chất lượng tốt, các số tiếp theo C chỉ hàm lượng trung bình cacbon tính theo phần vạn. Chữ Mn biểu thị thép có hàm lượng mangan nâng cao. Cuối mác thép sôi có thêm chữ “ s ”, thép nửa lặng có - 66 -

thêm chữ “ n ”, thép lặng thì không có ký hiệu.

Các chỉ tiêu về thành phần hóa học nhóm 1: C ≤ 0,06 ÷ 0,9%, Si ≤ 0,03 ÷ 0,37%, Mn = 0,25 ÷ 0,8%, Cr ≤ 0,1 ÷ 0,25%, Ni ≤ 0,25%, P ≤ 0,035 ÷ 0,04%, S ≤ 0,04%.

Thép cacbon kết cấu chất lượng tốt nhóm 1 có cường độ bền kéo σ b = 300 ÷ 1150MPa, cường độ chảy quy ước σ 0,2 = 180 ÷ 1000MPa, độ giãn dài tương đối δ = 6 ÷ 35%, độ thắt tương đối ψ = 30 ÷ 60%. Độ dai va đập a k = 4×105 ÷ 9× 105 N.m m 2 cùng với độ cứng thép cán nóng HB = 131 ÷ 302 và thép ủ HB = 187 ÷ 255 được quy định đối với một số mác.

Các chỉ tiêu về thành phần hóa học nhóm 2: C ≤ 0,12 ÷ 0,75%, Si ≤ 0,17 ÷ 0,37%, Mn = 0,7 ÷ 1,2%, Cr ≤ 0,25%, Ni ≤ 0,25%, P ≤ 0,04%, S ≤ 0,04%.

Thép cacbon kết cấu chất lượng tốt nhóm 2 có cường độ bền kéo σ b = 420 ÷ 800MPa, cường độ chảy quy ước σ 0,2 = 250 ÷ 460MPa, độ giãn dài tương đối δ = 8 ÷ 26%, độ thắt tương đối ψ = 30 ÷ 55%. Độ dai va đập a k = 4× 105 ÷ 9× 105 N.m m 2 cùng với độ cứng của thép cán nóng HB = 163 ÷ 285 và thép ủ HB = 187 ÷ 229 được quy định đối với một số mác.

4.5.4. Thép đàn hồi Theo TCVN 1767:1975, thép đàn hồi cán nóng dưới dạng thanh tròn, vuông,

định hình và băng. Thép được nấu luyện trong lò điện hoặc lò Mactanh được cung cấp ở trạng thái nhiệt luyện như ủ hay ram cao hoặc chưa nhiệt luyện.

Thép đàn hồi có các nhóm thép như cacbon, mangan, silic, crôman, crôva, crômanva, sicrôva, crôsi, sivôn, nisi, siman, sicrô.

Thép đàn hồi là nhóm thép cacbon có mác C65, C70, C75, C85, có thành phần hóa học: C = 0,62 ÷ 0,9%, Si = 0,17 ÷ 0,37%, Mn = 0,5 ÷ 0,8%, Cr ≥ 0,25%.

Thép đàn hồi là nhóm thép mangan có mác 60Mn, 65Mn, 70Mn, 55MnSi, có thành phần hóa học: C = 0,57 ÷ 0,6%, Si = 0,17 ÷ 0,8%, Mn = 0,7 ÷ 1,2%, Cr ≥ 0,25 ÷ 0,3%.

Thép đàn hồi là nhóm thép silic có mác 50Si2, 55Si2, 55Si2A, 60Si2, 60Si2A, 70Si3A, có thành phần hóa học: C = 0,47 ÷ 0,74%, Si = 1,5 ÷ 2,8%, Mn = 0,6 ÷ 0,9%, Cr ≥ 0,3%.

Thép đàn hồi là nhóm thép crôman có mác 50CrMnA, 50CrMnA, 55CrMnB, có thành phần hóa học: C = 0,46 ÷ 0,60%, Si = 0,17 ÷ 0,37%, Mn = 0,9 ÷ 1,2%, Bo ≥ 0,01 ÷ 0,03%.

Thép đàn hồi là nhóm thép crôva có mác 50CrVA, có thành phần hóa học: C = - 67 -

0,46 ÷ 0,54%, Si = 0,17 ÷ 0,37%, Mn = 0,5 ÷ 0,8%, Cr ≥ 0,8 ÷ 1,1%, V ≥ 0,1 ÷ 0,2%.

Thép đàn hồi là nhóm thép crômanva có mác 50CrMnVA, có thành phần hóa học: C = 0,48 ÷ 0,55%, Si = 0,17 ÷ 0,37%, Mn = 0,8 ÷ 1,0%, Cr ≥ 0,95 ÷ 1,2%, V ≥ 0,15 ÷ 0,25%.

Thép đàn hồi là nhóm thép sicrôva có mác 60Si2CrVA, có thành phần hóa học: C = 0,56 ÷ 0,64%, Si = 1,4 ÷ 1,8%, Mn = 0,4 ÷ 0,7%, Cr ≥ 0,9 ÷ 1,2%, V ≥ 0,1 ÷ 0,2%.

Thép đàn hồi là nhóm thép crôsi có mác 60Si2CrA, 50Cr SiA, có thành phần hóa học: C = 0,45 ÷ 0,64%, Si = 0,8 ÷ 1,8%, Mn = 0,3 ÷ 0,7%, Cr ≥ 0,7 ÷ 1,2%.

Thép đàn hồi là nhóm thép sivôn có mác 65Si2WA, có thành phần hóa học: C = 0,61 ÷ 0,69%, Si = 1,5 ÷ 2,0%, Mn = 0,7 ÷ 1,0%, Cr ≥ 0,3%, W = 0,8 ÷ 1,2%.

Thép đàn hồi là nhóm thép nisi có mác 60Si2Ni2A, có thành phần hóa học: C = 0,56 ÷ 0,64%, Si = 1,4 ÷ 1,8%, Mn = 0,4 ÷ 0,7%, Cr ≥ 0,3%, Ni = 0,7 ÷ 1,4%.

Thép đàn hồi là nhóm thép siman có mác 60SiMnA, có thành phần hóa học: C = 0,56 ÷ 0,64%, Si = 1,4 ÷ 1,8%, Mn = 0,4 ÷ 0,7%, Cr ≥ 0,3%.

Thép đàn hồi là nhóm thép sicrô có mác 70Si2CrA, có thành phần hóa học: C = 0,65 ÷ 0,75%, Si = 0,4 ÷ 1,7%, Mn = 0,4 ÷ 0,6%, Cr ≥ 0,2 ÷ 0,4%.

Ngoài ra trong tất cả mác thép đàn hồi, hàm lượng đồng dư không được vượt quá 0,20%. Hàm lượng photpho và lưu huỳnh khi phân tích mẫu ở thùng rót của thép đàn hồi loại chất lượng thường không được vượt quá 0,035% và loại chất lượng cao không lớn hơn 0,025% cho mỗi nguyên tố. Khi sản xuất theo phương pháp sắt vụn, hàm lượng đồng và niken không được phép lớn hơn 0,30% mỗi nguyên tố.

Cơ tính của thép đàn hồi được xác định trên mẫu kéo đã nhiệt luyện phải đáp

ứng các yêu cầu cường độ bền kéo σ b = 1000 ÷ 1900MPa, cường độ chảy quy ước σ 0,2 = 800 ÷ 1700MPa, độ giãn dài tương đối δ = 5 ÷ 10%, độ thắt tương đối ψ = 20 ÷ 35%, độ cứng chưa nhiệt luyện HB = 255 ÷ 321 và khi đã nhiệt luyện HB = 229 ÷ 285.

4.5.5. Các loại thép khác 4.5.5.1. Thép không rỉ Thép không rỉ hay bản chất là thép chống rỉ, bao gồm một họ hợp kim trên cơ sở sắt mà tính chất cơ bản của chúng là chống ăn mòn trong các môi trường khác nhau.

Mỗi loại thép không rỉ chỉ có khả năng chống ăn mòn trong một số môi trường nhất

định. Nguyên nhân của hiện tượng thép rỉ là do chủ yếu bị ăn mòn điện hóa vì trong thép có hai điện thế điện cực khác nhau. Vì vậy nguyên lý chung chế tạo thép không rỉ là nâng cao điện thế điện cực của hai pha cơ bản là ferit và cacbide lên xấp xỉ nhau để giảm dòng điện ăn mòn hoặc làm cho thép có tổ chức một pha với thành phần đồng nhất như ferit, peclit. Đặc điểm chung của các loại thép không rỉ là chủ yếu loại thép - 68 -

có hàm lượng cacbon thấp, hàm lượng crôm có thể lên tới 25%, hàm lượng niken có thể lên đến 22%, ngoài các nguyên tố silic, mangan có thể thêm molypden, vanadi, vonfram, titan, đồng.

Theo TCVN 1659:1975, thép và hợp kim chống ăn mòn hay thép không rỉ có một số ký hiệu sau: 20Cr13, 30Cr13, 10Cr12Ni2, 8Cr18Ni10Ti.

4.5.5.2. Thép chịu nhiệt Thép chịu nhiệt là loại thép có khả năng chịu tải trọng lâu dài ở nhiệt độ 100 o C đến 540 o C có khả năng bền hóa học ở nhiệt độ cao. Thép chịu nhiệt ở dạng thép hợp kim đúc còn gọi là loại thép không rỉ và bền nhiệt. Đặc điểm chung của các loại thép không rỉ và bền nhiệt là hàm lượng cacbon thấp, hàm lượng crôm có thể lên tới 40%, hàm lượng niken có thể lên đến 60%, hàm lượng molypden có thể đến 12%, ngoài các nguyên tố silic, mangan có thể thêm vonfram, vanadi, titan, bo, đồng, nhôm.

Tùy vào tính chất sử dụng vào lĩnh vực cụ thể mà đánh giá khả năng cơ lý khá phức tạp như cường độ bền nhão, hệ số giãn nở dài, hệ số dẫn nhiệt, được quy định theo các tiêu chuẩn khác nhau ở một số nước.

Theo TCVN 1659:1975, thép và hợp kim chịu nóng có một số ký hiệu sau: Ni70CrAl, 40Cr9Si2, 8Cr20Ni14Si2. Và với thép và hợp kim bền nóng có một số ký hiệu sau: 10Cr8WV, Ni60CrAl, Ni35CrWTiAl.

4.6. Vật liệu nhôm 4.6.1. Nhôm kỹ thuật Nhôm là nguyên tố có mạng tinh thể lập diện tâm, có màu sáng bạc. Khối lượng riêng 2,7 g cm3 , cường độ của nhôm không hợp kim khoảng 160MPa, hệ số phẩm chất lớn hơn thép, độ cứng thấp. Do có màng ôxit nhôm tạo thành lớp thụ động có tính bảo vệ chống ăn mòn trong khí quyển. Nhôm có tính dẫn điện cao như kém hơn đồng. tính dẻo cao, rất dễ biến dạng dẻo khi kéo sợi, dây, dát thành tấm, ép thành thanh có hình dáng phức tạp.

Thành phần hóa học của nhôm kỹ thuật, hàm lượng nhôm 99,5% đến 99,999%, các nguyên tố còn lại như Fe = 0,0015 ÷ 0,8%, Si = 0,0015 ÷ 0,5%, Cu = 0,001 ÷ 0,03%, Zn = 0,001 ÷ 0,08%, Ti = 0,001 ÷ 0,03%.

Trạng thái xử lý của vật liệu nhôm và hợp kim nhôm ở dạng phôi thô, dạng ủ kết tinh lại, biến dạng nguội ở các mức độ khác nhau. Bao gồm biến dạng nguội rồi ủ phục hồi, biến dạng nguội rồi ổn định hóa.

4.6.2. Các hợp kim nhôm nhiệt luyện Hợp kim nhôm nhiệt luyện được chia thành hợp kim nhôm không hóa bền bằng - 69 -

nhiệt luyện và hợp kim hóa bền bằng nhiệt luyện.

Hợp kim nhôm không hóa bền bằng nhiệt luyện chủ yếu là hợp kim hệ Al - Mn. Thành phần hóa học có Mn = 0,1 ÷ 1,6%, Si = 0,25 ÷ 0,5%, Fe = 0,4 ÷ 0,7%, Cu = 0,01 ÷ 0,3%, Mg = 0,02 ÷ 4,9%, Cr = 0,05 ÷ 2%, Zn = 0,2 ÷ 0,4%, Ti = 0,01 ÷ 0,2%, còn lại là Al. Hợp kim nhôm không hóa bền bằng nhiệt luyện có hình dạng tấm, lá, dải có chiều dày 0,2 ÷ 80mm, cường độ bền kéo σ b = (130 ÷ 405) MPa, cường độ chảy quy

ước σ 0,2 = (60 ÷ 270) MPa , độ giãn dài tương đối δ = (12 ÷ 25)% .

Hợp kim nhôm hóa bền bằng nhiệt luyện là hợp kim hệ Al - Cu - Mg còn gọi là duralumin. Hợp kim nhôm duralumin có thành phần hóa học Cu = 2,6 ÷ 5,2%, Mg = 0,25 ÷ 2,5%, Mn = 0,1 ÷ 1,0%, Fe = 0,5 ÷ 0,7%, Si = 0,5 ÷ 0,7%, Ni = 0,1%, Zn = 0,3%, Ti = 0,1% hoặc có thêm Zr = 0,15%, còn lại là Al. Hợp kim nhôm hóa bền bằng nhiệt luyện là hợp kim hệ Al - Mg - Si còn gọi là avian. Hợp kim nhôm avian có thành phần hóa học Mg = 0,7 ÷ 1,1%, Si = 0,5 ÷ 1,6%, Cu = 0,3 ÷ 0,4%, Mn = 0,25 ÷ 0,7%, hoặc có thêm Cr = 0,25%, còn lại là Al. Ngoài ra còn có hợp kim hệ Al - Mg - Si - Cu; Al - Cu - Mg; Al - Zn - Mg; Al Zn - Mg - Cu; Al - Cu - Mn; Al - Cu - Li; Al - Mg - Li. Hợp kim nhôm hóa bền bằng nhiệt luyện có hình dạng thanh, ống, thanh định

hình đùn ép có cường độ bền kéo σ b = (155 ÷ 460 ) MPa, cường độ chảy quy ước σ 0,2 = (60 ÷ 435) MPa, độ giãn dài tương đối δ = (7 ÷ 16 )% .

4.6.3. Các hợp kim nhôm đúc Hợp kim nhôm đúc hệ Al - Si được gọi là silumin. Hợp kim nhôm đúc silumin có đặc điểm nhẹ, chống ăn mòn, có tính đúc tốt, hàn được. Hợp kim nhôm silumin có thành phần hóa học Si = 5,0 ÷ 2,1%, Mg = 0,24 ÷ 1,05%, Cu = 1,25 ÷ 2,6%, Mn = 0,3

÷ 0,45%, Ni = 1,05 ÷ 2,5%, hoặc có thêm Ti = 0,2%, Be = 0,27%, Cr = 0,3%, còn lại

là Al. Hợp kim nhôm đúc Al - Si, cường độ bền kéo σ b = (170 ÷ 330 ) MPa, cường độ chảy quy ước σ 0,2 = (80 ÷ 280 ) MPa , độ giãn dài tương đối δ = (1 ÷ 7 )% .

Hợp kim nhôm đúc hệ Al - Cu trong đó thành phần hóa học Cu = 4,0 ÷ 6,2%, Mn = 0,35 ÷ 1,0%, Ti = 0,15 ÷ 0,35%, Zr = 0,05 ÷ 0,35%, Cd = 0,04 ÷ 0,25%, tạp chất Fe ≤ 0,5%, Si ≤ 1,2%, còn lại là Al. Hợp kim nhôm đúc Al - Cu, cường độ bền kéo σ b = (125 ÷ 350) MPa, độ giãn dài tương đối δ = (2 ÷ 10)% .

Hợp kim nhôm đúc hệ Al - Mg trong đó thành phần hóa học Mg = 4,5 ÷ 10,5%, Mn = 0,1 ÷ 1,0%, Si ≤ 0,8 ÷ 1,3%, còn lại là Al. Hợp kim hệ này có khối lượng riêng nhỏ, cường độ cao, chống ăn mòn tốt.

- 70 -

4.7. Vật liệu đồng 4.7.1. Vật liệu đồng kỹ thuật Đồng nguyên chất có màu đỏ, có tính dẫn điện đứng sau vàng và bạc. Khối

lượng riêng là 8,94 g cm3 . Tính hàn khá tốt nhưng khi chứa nhiều tạp chất đặc biệt là ôxi thì khả năng hàn giảm mạnh. Nhiệt độ nóng chảy cao 1085 o C , tính đúc kém, tính cắt gọt kém do phoi quá dẻo. Vật liệu đồng có tính chống ăn mòn tốt trong khí quyển, nước, nước biển, môi trường kiềm, axit hữu cơ do có lớp ôxit Cu 2 O . Tính dẻo cao, dễ biến dạng nóng hoặc nguội, dễ chế tạo thành các sản phẩm. Đồng kỹ thuật có thành phần hóa học Cu = 99,85 ÷ 99,99%, Bi = 0,0005 ÷ 0,001%, Pb = 0,001 ÷ 0,005%, O = 0,01 ÷ 0,05%, P = 0,001 ÷ 0,04%. Đồng kỹ thuật, vật liệu dạng tấm, dải, và lá có chiều dày 0,5 ÷ 3,0; cường độ bền kéo 210 ÷ 310MPa, độ giãn dài tương đối δ = (10 ÷ 35)% , độ cứng HV = 9 ÷ 95.

4.7.2. Hợp kim đồng la tông La tông hay còn gọi là đồng thau là hợp kim chính của đồng và kẽm, được chia làm hai nhóm là la tông hai cấu tử và la tông phức hợp.

Thành phần hóa học của la tông hai cấu tử có Cu = 62 ÷ 98%, Pb = 0,02 ÷ 0,3%, Fe = 0,05 ÷ 0,2%, còn lại là Zn. Sản phẩm la tông dạng tấm, lá, dải có chiều dày

3,5 ÷ 10mm, cường độ bền kéo 245 ÷ 525MPa, độ giãn dài tương đối δ = 5 ÷ 50%, độ cứng HV = 75 ÷ 165. Để nâng cao chất lượng la tông bằng cách hợp kim hóa hệ hai cấu tử, sử dụng Si, Al, Sn, Mn, Pb, Ni, Fe để tạo thành các la tông Si, la tông Al, la tông Sn, la tông Mn, la tông Pb, la tông Ni. Hợp kim đồng trắng là hệ chủ yếu có Cu - Zn - Ni có thành phần hóa học là Cu = 54 ÷ 65%, Ni = 9,0 ÷ 19,0%, Pb = 0,03 ÷ 2,0%, Fe = 0,25 ÷ 0,3%, Mn = 0,05 ÷ 0,5%, còn lại là Zn. Đồng trắng có cường độ bền kéo 215 ÷ 705MPa, độ giãn dài tương đối δ = 7 ÷ 20%, độ cứng HV = 100 ÷ 200. Đặc biệt là la tông chì có cường độ bền kéo 310 ÷ 575MPa, độ giãn dài tương đối δ = 3 ÷ 10%.

4.7.3. Hợp kim đồng brông Brông là hợp kim của đồng với các nguyên tố chủ yếu là Sn, Al, Si, Pb, Mn, Be,

Ni, Fe để tạo thành các brông thiếc, brông Al, brông Si, brông Pb, brông Be, brông Mn, brông Ni. Thành phần hóa học của brông thiếc gồm Sn = 0,5 ÷ 7,0%, Zn = 5,0 ÷ 35%, Pb = 1,0 ÷ 4,0%, còn lại Cu, ngoài ra khoảng 3% thành phần tạp chất như Sb = 0,5 ÷ 1,0%, Fe = 1,0%, Al = 0,1 ÷ 0,6%. Brông thiếc có cường độ bền kéo 140 ÷ 390MPa, độ giãn dài tương đối δ = 3 ÷ 60%. Brông thiếc có khối lượng riêng lớn, có tính chống ăn mòn cao hơn brông nhôm, không phát tia lửa khi va đập, nhưng tính hàn kém, tự - 71 -

hóa giòn.

Các brông Al, brông Si, brông Pb, brông Mn có cường độ bền kéo 300 ÷ 365MPa, độ giãn dài tương đối δ = 13 ÷ 70%.

Brông nhôm được dùng cho chi tiết đàn hồi, lò xo, được dùng chế tạo chi tết quan trọng trong ngành hàng không, hoặc chi tiết chịu tải, chịu ăn mòn, mài mòn cho tàu biển.

Brông silic có tính đàn hồi cao, chống ma sát, ổn định chống ăn mòn, có thể gia công nóng hay nguội, có tính đúc lớn.

Brông chì thường được dùng cho ổ trục, có cường độ bền kéo 30 ÷ 60MPa, độ giãn dài tương đối δ = 4 ÷ 5%.

Brông berili có có cường độ cao, giới hạn mỏi cao, đặc biệt giới hạn đàn hồi cao nhất trong các loại hợp kim đồng. Cường độ bền kéo sau khi tôi và già hóa theo chế độ tối ưu là 1000 ÷ 1250MPa, độ giãn dài tương đối δ = 4 ÷ 7%.

Brông mangan có tính chống ăn mòn, bền nóng. Brông niken ổn định chống ăn mòn và sử dụng trong kỹ thuật điện.

Câu hỏi Câu 1: Phân loại vật liệu kim loại đen và kim loại màu?

Câu 2: Các tính chất cơ học của vật liệu kim loại?

- 72 -

CHƯƠNG V. CHẤT KẾT DÍNH VÔ CƠ 5.1. Khái niệm về chất kết dính vô cơ Chất kết dính vô cơ là vật liệu có khả năng ninh kết hay đông kết và đóng rắn nhờ phản ứng tương tác hóa lí với nước, và gắn kết các cốt liệu tạo thành bê tông. Có chất kết dính thủy lực như hầu hết các loại xi măng; Chất kết dính rắn chắc trong không khí như vôi, thạch cao, chất kết dính manhê, thủy tinh lỏng.

5.2. Phân loại vật liệu chất kết dính vô cơ Theo môi trường rắn chắc chất kết dính vô cơ được chia làm 3 loại là chất kết dính rắn trong không khí, trong nước, và trong Octoclave.

Chất kết dính rắn chắc trong không khí: Có khả năng rắn chắc và chỉ giữ được cường độ lâu dài trong môi trường không khí. Gồm có các nhóm như vôi rắn chắc trong không khí, chất kết dính thạch cao, chất kết dính manhê, thủy tinh lỏng.

Chất kết dính thủy lực: Có khả năng rắn chắc trong nước và giữ được cường độ lâu dài không những trong môi trường nước mà cả trong không khí. Gồm có các nhóm như xi măng bari silicat, xi măng canxi silicat, xi măng canxi aluminat.

Chất kết dính rắn chắc trong Octoclave: Bao gồm những chất có khả năng rắn chắc trong môi trường hơi nước bão hòa ở nhiệt độ và áp suất nhất định là trong môi trường nhân tạo của thiết bị chưng hấp nhiệt. Chất kết dính có hai thành phần chủ yếu là CaO và SiO 2 để tạo ra khoáng chất mới trong thiết bị chưng hấp nhiệt Octoclave,

góp phần tăng khả năng rắn chắc sản phẩm và giữ được cường độ lâu dài khi sử dụng.

5.3. Chất kết dính vôi 5.3.1. Khái niệm về chất kết dính vôi Chất kết dính vôi là loại chất kết dính vô cơ rắn chắc trong không khí. Vôi đã được sử dụng hàng ngàn năm trước công nguyên và ngày nay vẫn được sử dụng để chế tạo vật liệu sử dụng trong xây dựng.

5.3.2. Nguyên vật liệu để sản xuất vôi Nguyên liệu sản xuất vôi là các loại đá giàu khoáng canxit có thành hóa học là

CaCO 3 như đá vôi. Nguyên liệu sản xuất vôi thường có hàm lượng sét không lớn hơn 6%, trong đó hay dùng nhất là đá vôi đặc chắc canxi cacbonat.

Theo TCVN 2219:1991, đá canxi cacbonat để nung vôi xây dựng thường có màu đen, xanh xám, xám tro, có vân, cấu trúc hạt mịn. Tùy theo loại lò và nhiên liệu, kích thước đá canxi cacbonat để nung vôi xây dựng được quy định từ 80mm đến 180mm. Tùy thuộc vào thành phần hóa học, đá canxi cacbonat để nung vôi được chia - 73 -

thành hai hạng theo bảng 5.1.

Bảng 5.1. Hạng đá canxi cacbonat theo thành phần hóa học Thành phần hóa học

Hàm lượng canxi ôxit (CaO ) , tính theo % không nhỏ hơn

Hàm lượng magiê ôxit (MgO ) , tính theo % không nhỏ hơn

Hạng đá 1

2

53

48

2

3

5.3.3. Sơ bộ quy trình sản xuất vôi Đá vôi được đập thành cục từ 80mm đến 180mm để nung trong lò đứng hoặc được nghiền đến kích thước nhỏ hơn phù hợp cho lò quay. Sau đó nung ở nhiệt độ 900

÷ 1100 o C , để thực hiện quá trình phân giải khí CO 2 từ các khoáng cacbonat có trong nguyên liệu đá vôi thiên nhiên mà chủ yếu là CaCO 3 . Sản phẩm thu được còn gọi là vôi cục sống, nghiền mịn thu được vôi bột sống và đóng bao kín khí.

Phương trình phản ứng hóa học: (900÷1100 ) oC

CaCO3

=

CaO + CO ↑2 − Q

Nhiệt lượng thu vào Q ≈ 425,2 ÷ 759,3 kcal/1kg vôi. Trong sản phẩm vôi bột sống có thể chứa vôi non lửa và vôi già lửa. Vôi non lửa có thành phần hóa học CaCO 3 do chưa chuyển hóa thành vôi CaO. Thành phần vôi non lửa làm ảnh hưởng đến màu sắc, giảm tính dính bám của chất kết dính vôi. Vôi già lửa có thành phần hóa học CaO do chịu nhiệt độ nung quá cao. Thành phần vôi già lửa khó thủy hóa triệt để khi tôi, sau khi sử dụng xảy ra quá trình tôi muộn gây nở thể tích, làm hư hại sản phẩm. Để loại bỏ các phế phẩm có thể tôi vôi cục sống bằng cách cho quá trình hợp nước để tạo ra vôi chín, và gạt bỏ những cục vôi non lửa hoặc già lửa. Đồng thời ngâm sản phẩm vôi tôi trong nước để quá trình tôi xảy ra triệt để nhằm tăng tính dẻo cho sản

phẩm vôi chín. Nhiệt độ tôi vôi hợp lý khoảng (60 ÷ 80 ) o C , nhiệt lượng tỏa ra Q ≈

211 kcal/1kg vôi , sản phẩm vôi chín thu được gọi là vôi hyđrat, là loại xút ăn da.

Phương trình phản ứng hóa học: CaO + H 2 O = Ca (OH )2 + Q

5.3.4. Lí thuyết về cơ chế rắn chắc của vôi Trong không khí vôi rắn chắc lại do đồng thời hai quá trình chính.

Sự mất nước của vữa vôi hoặc vôi sữa làm cho Ca (OH )2 chuyển dần từ trạng

thái keo sang ngưng keo và kết tinh. Sau đó Ca (OH )2 bị cacbonat hoá dưới tác dụng của CO 2 có trong không khí.

- 74 -

Phương trình phản ứng hóa học:

Ca (OH )2 + CO 2 = CaCO 3 + H 2 O ↑ Khoáng canxit mới CaCO 3 hình thành xen kẽ với các tinh thể Ca (OH )2 làm cho vữa đặc chắc. Quá trình rắn chắc chậm và phụ thuộc vào lượng CO 2 trong không khí, sự thoát nước ra môi trường. Có thể dùng biện pháp sấy với sự tham gia của khí CO 2 sẽ làm tăng nhanh được quá trình rắn chắc.

5.3.5. Các chỉ tiêu, tính chất của vôi Chỉ tiêu cơ bản đánh giá chất lượng của vôi được quy định theo TCVN

2231:1989. Đối với sản phẩm vôi cục và vôi bột nghiền ở bảng 5.2 và vôi hyđrat ở bảng 5.3.

Bảng 5.2. Phân loại vôi cục và vôi bột nhiền STT

Vôi cục và vôi bột nhiền, loại

Tên chỉ tiêu

1

2

3

a. Tôi nhanh, không lớn hơn

10

10

10

b. Tôi trung bình, không lớn hơn

20

20

20

c. Tôi chậm, không lớn hơn

20

20

20

2

Hàm lượng MgO, %, không lớn hơn

5

5

5

3

Tổng hàm lượng CaO và MgO hoạt tính , %, không lớn hơn

88

80

70

4

Hàm lượng CO 2 , %, không lớn hơn

2

4

6

5

Hàm lượng mất khi nung, %, không lớn hơn

5

7

10

6

Độ nhuyễn của vôi tôi do 1kg vôi sống, l kg , không nhỏ hơn

7

Hàm lượng hạt không tôi được của vôi cục, %, không lớn hơn

8

Độ mịn của vôi bột, %, không lớn hơn

1

Tốc độ tôi, phút

2,4 2,0 1,6 5

7

10

Trên sàng 0,63mm

2

2

2

Trên sàng 0,08mm

10

10

10

Bảng 5.3. Phân loại vôi hyđrat Vôi hyđrat

STT

Tên chỉ tiêu

1

Tổng hàm lượng CaO và MgO hoạt tính , %, không lớn hơn

67

60

2

Hàm lượng CO 2 , %, không lớn hơn

4

6

3

Độ mịn của vôi bột trên sàng 0,63mm, %, không lớn hơn

6

8

4

Độ ẩm, %, không lớn hơn

6

6

- 75 -

Loại 1 Loại 2

5.3.6. Công dụng của các sản phẩm vôi Vôi được sử dụng chủ yếu trong vữa hoặc vôi sữa.

Vôi cục và vôi bột sống: Thành phần hóa học chính là CaO, được sử dụng như

một phụ gia phát nhiệt. Sử dụng trong công nghiệp làm chất kết dính cho các sản phẩm sản xuất bởi thiết bị nhiệt octocla. Sử dụng vôi sống để chế ra vôi nhuyễn và vôi sữa.

Vôi nhuyễn: Thành phần hóa học chính khoảng 50% Ca (OH )2 và 50% H 2 O .

Sử dụng làm chất hồi lưu trong công nghệ luyện nhôm. Sử dụng làm các loại vữa xây, vữa trát nơi khô mà hỗn hợp vữa dễ bay hơi mất nước gây nứt nẻ như chế tạo vữa hỗn hợp, và để chế ra vôi sữa.

Vôi sữa: Sử dụng hệ sơn vôi do có màu trắng đẹp và dễ pha màu, thông dụng, thường dùng để sơn mặt bên trong của công trình.

5.3.7. Bảo quản và an toàn sử dụng Tùy từng hình thức sử dụng mà có cách bảo quản thích hợp. Với vôi cục nên tôi ngay hoặc nghiền mịn đưa vào bao kín, không nên dự trữ ở dạng vôi cục. Vôi nhuyễn phải được ngâm trong hố có lớp nước phủ bên trên dày (10 ÷ 20)cm để ngăn cản sự

tiếp xúc của vôi hyđrát với khí CO 2 . Vì khi vôi bị hóa đá CaCO 3 , vôi ít dẻo, khả năng liên kết kém.

Vôi cục sống khi tôi sử dụng hố đất đào cần có biện pháp phòng tránh tai nạn bị bỏng và nước vôi vào mắt. Khi sử dụng vôi sữa và đặc biệt là bột sống cần đảm bảo tránh các dạng sản phẩm vôi vào mắt do có khả năng phát nhiệt, ăn mòn da. Sản phẩm vôi bột sống thường dùng trong công nghiệp, và phải có biện pháp an toàn cho sản xuất. Vôi sữa sử dụng để làm sơn không độc hại, nhưng khi sử dụng sơn màu thì phụ thuộc vào loại chất tạo màu pha thêm. Khi sử dụng chất kết dính vôi phải mang đầy đủ trang bị bảo hộ lao động như găng tay cao su, khẩu trang, kính bảo hộ.

5.4. Chất kết dính thạch cao 5.4.1. Khái niệm về chất kết dính thạch cao Thạch cao là chất kết dính rắn chắc trong không khí, ở dạng bột mịn, bao gồm chủ yếu là thạch cao nửa phân tử nước.

5.4.2. Nguyên vật liệu để sản xuất thạch cao Nguyên liệu để chế tạo chất kết dính thạch cao là đá thạch cao thiên nhiên có

hàm lượng lớn khoáng thạch cao CaSO 4 .2H 2 O , các phế phẩm thạch cao và các thải phẩm công nghiệp.

5.4.3. Sơ bộ quy trình sản xuất chất kết dính thạch cao - 76 -

Đá thạch cao thiên nhiên được khai thác và nghiền đến kích thước phù hợp cho công đoạn sấy khô, và nung.

Thạch cao xây dựng chủ yếu được sản xuất từ đá thạch cao thiên nhiên bằng

cách nung ở nhiệt độ (140 ÷ 170) o C để khử bớt một phần nước, thu được sản phẩm thạch cao nửa phân tử nước, dạng thù hình β .

Phương trình phản ứng hóa học: (140÷170 ) oC

CaSO 4 .2H 2O

=

β.CaSO 4 .0,5H 2O + 1,5H 2O − Q

Nhiệt lượng thu vào Q ≈ 138,6 kcal/1kg đá thạch cao. Để sản xuất thạch cao cường độ cao bằng cách nung đá thạch cao thiên nhiên bằng hơi nước áp lực, ở nhiệt độ 124 o C trong khoảng 5 giờ, sau đó nung tiếp ở nhiệt độ (140 ÷ 170) o C để khử bớt một phần nước, thu được sản phẩm thạch cao nửa phân tử nước, dạng thù hình

α.CaSO 4 .0,5H 2O. Để nghiền thành bột mịn có thể sử dụng máy nghiền đứng, hoặc máy nghiền thùng quay cho đá thạch cao hoặc sản phẩm thạch cao. Để nung thạch cao có thể sử dụng lò tầng sôi, hoặc lò quay.

5.4.4. Lí thuyết về cơ chế rắn chắc của chất kết dính thạch cao Khi nhào trộn chất kết dính thạch cao với nước thu được hồ dẻo đồng thời xảy

ra phản ứng hợp nước.

Phương trình phản ứng hóa học: CaSO 4 .0,5H 2O + 1,5H 2 O = CaSO 4 .2H 2O

Độ tan của CaSO 4 .2H 2O nhỏ hơn CaSO 4 .0,5H 2 O là 5 lần nên tăng dần hàm lượng CaSO 4 .2H 2O , lượng nước lại mất dần. Vì vậy hỗn hợp hồ dẻo chuyển dần sang trạng thái keo rồi sang kết tinh và rắn chắc.

5.4.5. Các chỉ tiêu, tính chất của chất kết dính thạch cao 5.4.5.1. Khối lượng riêng, khối lượng thể tích

Bột chất kết dính thạch cao có khối lượng riêng: ρ a = (2,6 ÷ 2,7 ) g cm 3 .

Bột chất kết dính thạch cao có khối lượng thể tích: ρ v = (0,8 ÷ 1,0) g cm 3 .

5.4.5.2. Độ mịn Thạch cao nung xong được nghiền thành bột mịn, thạch cao càng mịn thì quá trình thủy hóa càng nhanh, cứng rắn sớm và cường độ càng cao.

5.4.5.3. Hàm lượng của thạch cao - 77 -

Hàm lượng của thạch cao trong chất kết dính thạch cao lớn hơn 50% đối với loại sản phẩm sử dụng làm vữa, sai lệch khoảng 15% cho sản phẩm sử dụng làm vữa trát chống cháy.

5.4.6. Công dụng của chất kết dính thạch cao Thạch cao là chất kết dính chỉ rắn và giữ được độ bền trong không khí, nhưng

có độ bóng, mịn, đẹp do đó được dùng để chế tạo vữa trát ở nơi khô ráo, mô hình, vữa trang trí, tấm trần thạch cao, làm khuôn để tạo hình các sản phẩm gốm.

5.4.7. Bảo quản và an toàn sử dụng chất kết dính thạch cao Thạch cao ở dạng bột mịn do đó nếu dự trữ lâu và bảo quản không tốt thạch cao sẽ hút ẩm làm giảm cường độ chịu lực. Để chống ẩm cho thạch cao ta phải bảo quản bằng cách chứa bột thạch cao trong các bao kín, cách nước và để trong kho nơi khô ráo.

Bột là chất kết dính thạch cao trong xây dựng có thể lẫn và chứa chất độc hại.

Khi chưa được đánh giá cụ thể thì sử dụng chất kết dính thạch cao phải mang đầy đủ trang bị bảo hộ lao động như găng tay, khẩu trang, kính bảo hộ.

5.5. Chất kết dính manhê 5.5.1. Khái niệm về chất kết dính manhê Chất kết dính manhê là chất kết dính rắn chắc trong không khí, thường ở dạng

bột mịn, có thành phần hóa học chủ yếu là ôxit manhê, MgO .

5.5.2. Nguyên vật liệu để sản xuất chất kết dính manhê Nguyên vật liệu để sản xuất chất kết dính manhê chủ là đá manhêzit MgCO3 ,

hoặc đá đôlômit CaCO3 .MgCO3 .

5.5.3. Sơ bộ quy trình sản xuất chất kết dính manhê Chất kết dính manhê được sản xuất bằng cách nung đá manhêzit MgCO3 , hoặc

đá đôlômit CaCO3 .MgCO3 ở nhiệt độ 750 ÷ 850 o C .

Phương trình phản ứng hóa học: (750 ÷850 ) o C

MgCO 3

=

MgO + CO ↑2

5.5.4. Lí thuyết về cơ chế rắn chắc của chất kết dính manhê Khi sử dụng chất kết dính manhê, không dùng nước mà thường dùng dung dịch

MgCl 2 hoặc dung dịch MgSO 4 . Các dung dịch muối manhê này có tác dụng rút ngắn - 78 -

quá trình rắn chắc và làm tăng đáng kể cường độ của chất kết dính, vì sản phẩm thủy

hóa ngoài Mg (OH )2 còn có cả loại muối kép ngậm nước 3MgO.MgCl 2 .6H 2 O .

5.5.5. Các chỉ tiêu, tính chất của chất kết dính manhê Chất lượng của chất kết dính manhê kiềm sản xuất bằng đá manhêzit MgCO 3

cao hơn đá đôlômit CaCO 3 .MgCO 3 . Bởi vì trong đôlômit ngoài MgCO 3 còn có chứa CaCO 3 không bị phân hủy trong quá trình nung có tác dụng như một chất trơ làm cho cường độ chất kết dính giảm xuống.

Cường độ của chất kết dính manhê kiềm sản xuất bằng đá manhêzit ở tuổi 28 ngày đạt tới (400 ÷ 600 ) daN cm 2 . Trong khi đó cường độ của chất kết dính manhê kiềm sản xuất bằng đá đôlômit ở tuổi 28 ngày tuổi đạt khoảng (100 ÷ 130 ) daN cm 2 .

5.5.6. Công dụng của chất kết dính manhê Chất kết dính manhê sử dụng để sản xuất các vật liệu tấm cách nhiệt, gạch chịu lửa, vật liệu cách điện trong những thiết bị gia nhiệt, là chất kết dính trong sản xuất đá

mài. Sản xuất thủy tinh trang trí, sợi thủy tinh, làm chất độn chống cháy trong chất dẻo.

5.5.7. Bảo quản và an toàn sử dụng Chất kết dính manhê có cường độ giảm khi ở trong nước, vì vậy chỉ dùng trong không khí có độ ẩm không lớn hơn 60%.

Phải có biện pháp an toàn, phòng tránh bụi khi sử dụng chất kết dính manhê.

Khi sử dụng chất kết dính manhê phải mang đầy đủ trang bị bảo hộ lao động như găng tay cao su, khẩu trang, kính bảo hộ.

5.6. Thủy tinh lỏng 5.6.1. Khái niệm về chất kết dính thủy tinh lỏng Dung dịch thủy tinh lỏng ở dạng nhớt lỏng, được gọi là chất kết dính rắn chắc

trong không khí, có thành phần hóa học là Na 2 O.nSiO 2 hoặc K 2 O.nSiO 2 . Trong đó n gọi là môđun thủy tinh lỏng hay môđun silicat. Đối với thủy tinh lỏng natri Na 2 O.nSiO 2 có n = 2,5 ÷ 3 , thủy tinh lỏng kali K 2 O.nSiO 2 có n = 3 ÷ 4 .

5.6.2. Nguyên vật liệu để sản xuất thủy tinh lỏng Nguyên vật liệu để sản xuất thủy tinh lỏng là bột cát thạch anh tinh khiết chứa chủ yếu ôxit SiO 2 và bột xô đa là muối natri cacbonat Na 2CO 3 hoặc bột K 2 CO 3 .

- 79 -

5.6.3. Sơ bộ quy trình sản xuất thủy tinh lỏng Để có được thủy tinh lỏng, sử dụng bột thạch anh tinh khiết trộn đều với bột muối natri cacbonat rồi cho vào lò nung nóng chảy ở nhiệt độ (1300 ÷ 1400) o C để

được chất lỏng nóng chảy.

Chất lỏng nóng chảy được dẫn vào thùng, đóng nguội rất nhanh thành tảng rắn.

Những tảng này trong suốt, hơi xanh hoặc màu vàng và không tan trong nước. Sau đó những khối thủy tinh rắn này vào trong thiết bị chưng hơi nước dưới áp suất

(3 ÷ 8) atm . Những tảng rắn dần dần tan và thành thủy tinh lỏng, rồi chứa vào thùng kín trước khi sử dụng.

Phương trình phản ứng hóa học: Na 2 CO 3 + nSiO 2 K 2 CO 3 + nSiO 2

(1300 ÷1400 ) o C

=

(1300 ÷1400 ) o C

=

Na 2 O.nSiO 2 + CO ↑2

K 2 O.nSiO 2 + CO ↑2

5.6.4. Lí thuyết về cơ chế rắn chắc của thủy tinh lỏng Có nhiều học thuyết về quá trình rắn chắc của thủy tinh lỏng. Tuy vậy, thủy tinh lỏng rắn chắc được nhờ quá trình tạo ra hyđroxyt silic vô định hình hay ôxit silic hoạt tính và còn gọi là khoáng vật opan.

Phương trình phản ứng hóa học: Na 2SiO 3 + CO 2 + 2H 2O = Na 2CO 3 + Si(OH )4

Để tăng nhanh quá trình rắn chắc thường dùng với một ít phụ gia Na 2SiF6 .

Phương trình phản ứng hóa học:

Na 2SiF6 + 2Na 2SiO 3 + 6H 2 O = 6NaF + 3Si(OH )4

5.6.5. Các chỉ tiêu, tính chất của thủy tinh lỏng Dung dịch thủy tinh lỏng có khối lượng riêng 1,3 ÷ 1,5 g cm 3 . Trong dung dịch thủy tinh lỏng có chứa 50 ÷ 70% là nước. Khả năng hòa tan trong nước của Na 2 O.nSiO 2 hoặc K 2 O.nSiO 2 phụ thuộc vào môđun silicat, trị số n càng lớn càng khó tan. Phương pháp xác định nhanh môđun silicat n của thủy tinh lỏng theo phụ lục 6 trong TCVN 4459:1987. Dung dịch thủy tinh lỏng có màu trắng trong là chủ yếu, kích thước phân tử nhỏ, không mục nát, không cháy, chịu nhiệt, chịu axit. Có thể sử dụng chất xúc tác Na 2SiF6 làm tăng độ bền nước và bền axit của thủy tinh lỏng.

5.6.6. Công dụng của thủy tinh lỏng Sử dụng làm phụ gia chống thấm, chịu axit, chịu nhiệt cho vữa và bêtông. Sử - 80 -

dụng làm phụ gia sản xuất gạch không nung, phụ gia cho men gốm. Sử dụng làm sơn chịu nhiệt, sơn phủ chống ăn mòn axit cho kim loại. Sử dụng sản xuất vật liệu chống cháy, khó cháy, chất bọc que hàn, keo dán, gia cố nền đất cát.

5.6.7. Bảo quản và an toàn sử dụng Sản phẩm được bảo quản trong các vật chứa bền chắc và có nắp kín như chai thủy tinh, bình nhựa. Nơi chứa có thể có mái để che mưa, với thời hạn lâu dài thường không cần quy định.

Có thể vận chuyển các bình có chứa thuỷ tinh lỏng khi có các biện pháp an toàn. Sản phẩm có có tính kiềm nên có tính chất ăn mòn da. Rất nguy hiểm nếu bắn vào mắt. Khi tiếp xúc với thuỷ tinh lỏng phải mang đầy đủ trang bị bảo hộ lao động như găng tay cao su, khẩu trang, kính bảo hộ. Phải dùng nước xối rửa sạch những nơi thuỷ tinh lỏng rơi vãi. Khi bị thuỷ tinh lỏng bắn vào da, mắt phải khẩn trương dùng nước xối rửa nhiều lần cho đến khi hết cảm giác ngứa đối với da và mắt, phải đưa đến cơ sở y tế để xử lý tiếp đối với mắt. Lưu ý, khi xối rửa không cọ xát làm trầy xước da hoặc rách niêm mạc mắt gây nguy hiểm.

5.7. Xi măng Poóc lăng 5.7.1. Khái niệm về xi măng và chất kết dính xi măng Poóc lăng Theo TCVN 5438:2004, xi măng là chất kết dính thủy ở dạng bột mịn, khi trộn với nước thành dạng hồ dẻo, có khả năng đóng rắn trong không khí và trong nước nhờ phản ứng hóa lý, thành vật liệu dạng đá.

Theo TCVN 5438:2004, xi măng poóc lăng được nghiền mịn từ clanhke xi măng poóc lăng với thạch cao. Clanhke xi măng poóc lăng là clanhke xi măng chứa các khoáng canxi silicat, canxi aluminat và canxi fero aluminat với tỉ lệ xác định.

Và theo TCVN 2682:2009, xi măng poóc lăng là chất kết dính thủy, được chế tạo bằng cách nghiền mịn clanhke xi măng poóc lăng với một lượng thạch cao cần thiết. Trong quá trình nghiền có thể sử dụng phụ gia công nghệ nhưng không quá 1% so với khối lượng clanhke.

Theo TCVN 6067:2018, xi măng poóc lăng bền sun phát là sản phẩm được nghiền mịn từ clanhke xi măng poóc lăng bền sulfat với lượng thạch cao cần thiết. Có thể sử dụng phụ gia công nghệ nhưng không quá 1% so với khối lượng clanhke.

Theo TCVN 6069:2007, xi măng poóc lăng ít toả nhiệt là chất kết dính thủy,

được chế tạo bằng cách nghiền mịn clanhke xi măng poóc lăng ít toả nhiệt và một lượng thạch cao cần thiết.

Theo TCVN 7445-1:2004, xi măng giếng khoan chủng loại G là sản phẩm thu

được từ việc nghiền clanhke xi măng giếng khoan chủng loại G với một lượng thạch - 81 -

cao cần thiết và không thêm bất kỳ một loại phụ gia nào khác. Clanhke xi măng giếng khoan chủng loại G là sản phẩm nhận được khi nung đến kết khối hỗn hợp phối liệu có thành phần xác định, đảm bảo tạo ra các khoáng canxi silicat, canxi aluminat và canxi alumoferit với hàm lượng yêu cầu.

Theo TCVN 5691:1992, xi măng poóc lăng trắng thông dụng là chất kết dính thủy, được chế tạo bằng cách nghiền mịn hỗn hợp clanhke xi măng poóc lăng trắng với một lượng thạch cao cần thiết, có thể pha hoặc không pha phụ gia.

Theo TCVN 6260:2009, xi măng poóc lăng hỗn hợp thông dụng là chất kết dính thủy, được sản xuất bằng cách nghiền mịn clanhke xi măng poóc lăng với một lượng thạch cao cần thiết và các phụ gia khoáng, có thể sử dụng phụ gia công nghệ (nếu cần) trong quá trình nghiền hoặc bằng cách trộn đều các phụ gia khoáng đã nghiền mịn với xi măng poóc lăng. Clanhke xi măng poóc lăng để sản xuất xi măng hỗn hợp có hàm lượng magie ôxit (MgO ) không lớn hơn 5%. Hàm lượng phụ gia

công nghệ trong xi măng không lớn hơn 1%. Tổng các phụ gia khoáng (không kể thạch cao) trong xi măng poóc lăng hỗn hợp, tính theo khối lượng xi măng, không lớn hơn 40%, trong đó phụ gia đầy không quá 20%.

5.7.2. Phân loại chất kết dính xi măng Poóc lăng 5.7.2.1. Phân loại xi măng Poóc lăng trên cơ sở clanhke Theo TCVN 5439:2004, xi măng trên cơ sở clanhke xi măng poóc lăng gồm xi măng poóc lăng không có phụ gia khoáng và xi măng poóc lăng có phụ gia khoáng.

Tên gọi và kí hiệu quy ước được quy định trong bảng 5.4.

5.7.2.2. Phân loại xi măng Poóc lăng theo cường độ nén Theo TCVN 5439:2004, cường độ nén xi măng được chia làm 3 loại: Xi măng mác cao có cường độ nén từ 50MPa trở lên; Xi măng mác trung bình có cường độ nén từ 30MPa đến nhỏ hơn 50MPa; Xi măng mác thấp có cường độ nén nhỏ hơn 30MPa. 5.7.2.3. Phân loại xi măng Poóc lăng theo tốc độ đóng rắn Theo TCVN 5439:2004, tốc độ đóng rắn xi măng được chia làm 4 loại: Xi măng đóng rắn chậm; Xi măng đóng rắn bình thường; Xi măng đóng rắn nhanh; Xi măng đóng rắn rất nhanh.

Xi măng đóng rắn chậm khi cường độ nén của mẫu chuẩn ở tuổi 3 ngày nhỏ hơn 40% cường độ nén ở 28 ngày tuổi. Xi măng đóng rắn bình thường khi cường độ - 82 -

nén của mẫu chuẩn ở tuổi 3 ngày lớn hơn 40% đến 70% cường độ nén ở 28 ngày tuổi.

Xi măng đóng rắn nhanh khi cường độ nén của mẫu chuẩn ở tuổi 3 ngày lớn hơn 70% cường độ nén ở 28 ngày tuổi. Xi măng đóng rắn rất nhanh khi cường độ nén của mẫu chuẩn ở tuổi 6 giờ lớn hơn 70% cường độ nén ở 28 ngày tuổi.

Bảng 5.4. Tên gọi và ký hiệu quy ước đối với các loại xi măng Poóc lăng Tên loại xi măng poóc lăng

Kí hiệu quy ước

1. Xi măng poóc lăng không có phụ gia khoáng a. Xi măng poóc lăng

PC

b. Xi măng poóc lăng bền sun phát

PC SR

c. Xi măng giếng khoan dầu khí

PC OW

d. Xi măng poóc lăng ít toả nhiệt

PC LH

e. Xi măng poóc lăng trắng

PC W

2. Xi măng poóc lăng có phụ gia khoáng a. Xi măng poóc lăng hỗn hợp

PCB

b. Xi măng poóc lăng hỗn hợp bền sun phát

PCB SR

c. Xi măng poóc lăng hỗn hợp ít toả nhiệt

PCB LH

d. Xi măng poóc lăng puzolan

PCB PZ

e. Xi măng poóc lăng xỉ hạt lò cao

PCB BFS

f. Xi măng poóc lăng tro bay

PCB FA

g. Xi măng poóc lăng hỗn hợp trắng

PCB W

h. Xi măng poóc lăng đá vôi

PC LS

i. Xi măng xây trát

PC M

5.7.2.4. Phân loại xi măng Poóc lăng theo thời gian đông kết Theo TCVN 5439:2004, thời gian đông kết xi măng được chia làm 3 loại: Xi măng đông kết chậm; Xi măng đông kết bình thường; Xi măng đông kết nhanh.

Xi măng đông kết chậm khi thời gian bắt đầu đông kết lớn hơn 2 giờ. Xi măng

đông kết bình thường khi thời gian bắt đầu đông kết từ 45 phút đến 2 giờ. Xi măng đông kết nhanh khi thời gian bắt đầu đông kết nhỏ hơn 45 phút.

5.7.3. Nguyên vật liệu sản xuất xi măng Poóc lăng Nguyên liệu chính để sản xuất clanhke xi măng poóc lăng là đá vôi và đất sét - 83 -

ngoài ra có thể cho thêm vào nguyên liệu phụ để điều chỉnh thành phần hóa học như hàm lượng ôxit silic hoặc ôxit sắt còn gọi là phụ gia khoáng hóa.

Theo TCVN 5438:2004, thì phụ gia khoáng hóa là hợp chất có trong tự nhiên hoặc nhân tạo được đưa vào phối liệu để thúc đẩy sự hình thành các khoáng của clanhke trong quá trình nung luyện.

Theo TCVN 6072:1996, thành phần hóa học của đá vôi phải thỏa mãn quy định

ở bảng 5.5. Theo TCVN 6071:1995, thành phần hóa học của đất sét phải thỏa mãn quy định ở bảng 5.6. Thạch cao thiên nhiên và thạch cao nhân tạo dùng làm phụ gia điều chỉnh thời gian đông kết của xi măng phải phù hợp với TCVN 7807:2013 như ở bảng 5.7 và bảng 5.8.

Theo TCVN 5438:2004, phụ gia khoáng để sản xuất xi măng là các vật liệu vô cơ thiên nhiên hoặc nhân tạo khi sử dụng trong xi măng poóc lăng hỗn hợp không gây

ảnh hưởng xấu đến tính chất của xi măng, bê tông và bê tông cốt thép. Phụ gia khoáng được chia làm hai loại là phụ gia khoáng hoạt tính và phụ gia đầy. Theo TCVN 6882:2016 chỉ tiêu chất lượng của phụ gia khoáng theo quy định ở bảng 5.9.

Theo TCVN 5438:2004, phụ gia công nghệ gồm phụ gia trợ nghiền và phụ gia kỵ ẩm, có nguồn gốc vô cơ và hữu cơ. Phụ gia trợ nghiền được đưa vào trong quá trình nghiền nhằm cải thiện quá trình nghiền xi măng. Phụ gia kỵ ẩm được đưa vào trong quá trình nghiền xi măng tạo thành màng bao quanh hạt xi măng, làm giảm sự hút ẩm của xi măng, nhờ đó kéo dài thời gian bảo quản xi măng.

Theo TCVN 8878:2011, quy định các yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử tương ứng đối với phụ gia công nghệ trước khi đưa vào sử dụng hàng loạt để sản xuất các loại xi măng poóclăng, xi măng poóc lăng hỗn hợp và xi măng nở theo Tiêu chuẩn quốc gia.

Bảng 5.5. Quy định thành phần hóa học của đá vôi Tên chỉ tiêu

Mức

1. Hàm lượng canxi cacbonat (CaCO 3 ) , %, không nhỏ hơn

85

2. Hàm lượng magiê cacbonat (MgCO 3 ) , %, không lớn hơn

5

Bảng 5.6. Quy định thành phần hóa học của hỗn hợp sét Tên chỉ tiêu

Mức

1. Hàm lượng silic diôxit (SiO 2 ) , %

Từ 55 đến 70

2. Hàm lượng nhôm ôxit (Al2O 3 ) , %

Từ 10 đến 24

3. Hàm lượng kiềm (R 2O ) , %, không lớn hơn

- 84 -

3

Bảng 5.7. Yêu cầu kỹ thuật của thạch cao thiên nhiên sản xuất xi măng Mức

Chỉ tiêu kỹ thuật 1. Hàm lượng sunfua trioxit (SO 3 ) , %, không nhỏ hơn 2. Hàm lượng CaOSO 4 .2H 2O , %, không nhỏ hơn

G n 95

G n 90

G n 80

G n 70

44,2

41,9

37,2

32,6

95

90

80

70

Bảng 5.8. Yêu cầu kỹ thuật của thạch cao nhân tạo sản xuất xi măng Chỉ tiêu kỹ thuật

Mức

1. Hàm lượng sunfua trioxit (SO 3 ) , %, không nhỏ hơn

39

2. Độ ẩm, %, không lớn hơn

15

CHÚ THÍCH: Thạch cao nhân tạo trước khi đưa vào sử dụng nên phân tích các tạp chất có hại cho xi măng, ví dụ: hàm lượng phốtpho ôxit (P2O5 ) hòa tan được trong

nước, clorua (Cl− ) , độ pH, canxi sunfua trioxit (CaSO3 .1 / 2 H 2O ), cacbon (C ) .... và thử nghiệm ảnh hưởng của thạch cao nhân tạo đến khả năng điều chỉnh thời gian đông

kết của xi măng.

Bảng 5.9. Quy định chỉ tiêu chất lượng của phụ gia khoáng cho xi măng Mức Phụ gia khoáng hoạt tính

Phụ gia đầy

- 7 ngày

75

-

- 28 ngày

75

-

96

-

Đạt yêu cầu

-

-

3,0

Tên chỉ tiêu

1. Chỉ số hoạt tính cường độ với xi măng poóc lăng, %, không nhỏ hơn

2. Thời gian kết thúc đông kết của vữa vôi - phụ gia khoáng, giờ, không muộn hơn 3. Độ bền nước của vữa vôi - phụ gia khoáng 4. Độ bền tạp chất bụi và sét 1) , %, không lớn hơn 5. Hàm lượng kiềm hòa tan của phụ gia khoáng sau 28 ngày, %, không lớn hơn 1)

1,5

Chỉ tiêu này không áp dụng với phụ gia khoáng dạng bột mịn.

5.7.4. Sơ bộ quá trình sản xuất và clanhke của xi măng Poóc lăng 5.7.4.1. Sơ bộ quá trình sản xuất xi măng Poóc lăng Xi măng poóc lăng là chất kết dính rắn chắc trong nước, được chế tạo từ nguyên vật liệu chính là đá vôi canxit và đất sét. Hỗn hợp nguyên liệu hay còn gọi là - 85 -

phối liệu bao gồm (70 ÷ 80)% đá vôi canxit và (22 ÷ 25)% đất sét và có thể sử dụng thêm nguyên liệu phụ. Phối liệu được nung đến nhiệt độ kết khối là 1450 o C và làm nguội hợp lý để tạo thành clanhke và được gọi là clanhke xi măng poóc lăng. Sau đó

đem nghiền clanhke xi măng poóc lăng với (3 ÷ 5)% đá thạch cao, để thành xi măng poóc lăng. Quá trình sản xuất xi măng gồm 3 giai đoạn chính: Chuẩn bị phối liệu, nung clanhke, nghiền clanhke với phụ gia khoáng thạch cao.

Chuẩn bị phối liệu: Gồm định lượng, nghiền mịn, nhào trộn hỗn hợp với tỉ lệ yêu cầu để đảm bảo cho các phản ứng hóa học được xảy ra và clanhke có chất lượng

đồng nhất. Nguyên liệu được định lượng theo tỉ lệ nhất định, cụ thể theo từng loại thông qua hệ thống cân băng tải định lượng. Hỗn hợp được đưa vào máy nghiền để đạt được sự đồng nhất cao, thường được đánh giá bằng độ mịn của bột phối liệu. Độ mịn của hỗn hợp bột phối liệu đạt yêu cầu khi lượng lọt sàng 0,09mm chiếm khoảng

(90 ÷ 92)%.

Chuẩn bị phối liệu được thực hiện theo phương pháp ướt hoặc theo

phương pháp khô. Hiện nay chuẩn bị phối liệu để sản xuất xi măng poóc lăng theo phương pháp khô là chủ yếu, thích hợp với đất sét có độ ẩm với độ ẩm (10 ÷ 15) %, bằng hệ thống thiết bị máy nghiền kiểu thùng quay. Hỗn hợp bột phối liệu được lưu trữ ở xilô, và có thể nhào trộn để đồng nhất chất lượng.

Nung clanhke: Với phương pháp khô hỗn hợp bột phối liệu được vê viên thành

hạt phối liệu có độ ẩm (12 ÷ 16) %, đường kính khoảng (5 ÷ 15) mm, độ bền hạt > 0,5 daN cm 2 , và đạt độ xốp yêu cầu, sau đó được nung bằng thiết bị lò quay, sản

phẩm thu được gọi là clanhke. Để có được sản phẩm clanhke hiện nay thường sử dụng thiết bị dạng lò quay, kích thước thiết kế của mỗi lò nung cho sản xuất có công suất nhất định. Lò quay thực hiện sự trao đổi nhiệt giữa dòng khí nóng và hạt phối liệu là

chiều ngược nhau nhờ quá trình quay, vào khoảng (1 ÷ 2) vòng/phút. Trong đó dòng

khí nóng ổn định còn hạt phối liệu được dịch chuyển từ đầu cao của lò xuống dưới thấp, đi qua các vùng nhiệt độ khác nhau, ra lò trên băng bải xích và được làm nguội.

Các hạt clanhke có thể dính với nhau nên phải đập sơ bộ bằng máy kẹp hàm, và được lưu trữ trong xilô từ (1 ÷ 2) tuần để chẩn bị cho quá trình nghiền xi măng.

Trong lò quay hoặc lò đứng hạt phối liệu được đi qua 5 vùng: Vùng sấy và đốt nóng, (50 ÷ 60)% chiều dài lò, nhiệt độ (70 ÷ 700) o C ; Vùng phân hủy, (20 ÷ 23)% chiều dài lò, nhiệt độ từ (700 ÷ 1100) o C ; Vùng phóng nhiệt, (5 ÷ 7)% chiều dài, nhiệt độ từ (1100 ÷ 1300) o C ; Vùng kết khối, (10÷15)% chiều dài lò, khoảng nhiệt độ (1300 ÷ 1450 ÷ 1300) o C ; Vùng làm lạnh nhanh, hay vùng nguội nhanh ở khoảng nhiệt độ từ (1250 ÷ 1200) o C .

Clanhke ra khỏi lò quay ở dạng hạt có màu sẫm hoặc vàng xám được làm nguội trong thiết bị làm nguội bằng không khí từ 1000 o C xuống đến 100 o C .

- 86 -

Nghiền clanhke với phụ gia khoáng thạch cao: Việc định lượng, nghiền clanhke với các phụ gia khoáng thành bột mịn hay còn gọi là xi măng được thực hiện bằng hệ thống cân băng tải định lượng, và qua hệ thống thiết bị máy nghiền kiểu thùng quay hoặc kiểu nghiền đứng. Xi măng sau khi nghiền có nhiệt độ (80 ÷120) o C được vận chuyển đưa vào xi lô lưu trữ, để đồng nhất chất lượng xi măng, chuẩn bị cho quá trình

đóng đóng bao hoặc vận chuyển bằng các thiết bị chuyên dụng đến nơi sử dụng.

5.7.4.2. Các loại clanhke xi măng Poóc lăng Theo TCVN 7024:2013, clanhke xi măng poóc lăng dùng để mua bán hoặc trao đổi, gồm các loại sau: Clanhke xi măng thông dụng, kí hiệu C PC , mác: C PC 40, C PC 50, C PC 60; Clanhke xi măng trắng, kí hiệu C WPC , mác: C WPC 40, C WPC 50; Clanhke xi măng bền sun phát trung bình, kí hiệu C MSR , mác: C MSR 40, C MSR 50; Clanhke xi măng bền sun phát cao, kí hiệu C HSR , mác: C HSR 40, C HSR 50; Clanhke xi măng toả nhiệt trung bình, kí hiệu C MHH , mác: C MHH 30, C MHH 40; Clanhke xi măng toả nhiệt thấp, kí hiệu C LHH , mác: C LHH 30, C LHH 40.

Trong đó, các trị số 30, 40, 50 và 60 là hoạt tính cường độ quy ước của từng chủng loại clanhke, tính bằng MPa, xác định theo TCVN 6016:2011.

5.7.4.3. Thành phần hóa học của clanhke xi măng Poóc lăng

Thành phần hóa học của clanhke xi măng poóc lăng biểu thị hàm lượng (% )

các

ôxit

có

trong

clanhke

như:

CaO = (63 ÷ 66)% ,

SiO 2 = (21 ÷ 24 )% ,

Al 2 O 3 = (4 ÷ 9 )% , Fe 2 O 3 = (2 ÷ 4 )% .

Ngoài ra còn có các ôxit khác như: SiO 3 = (0,3 ÷ 1)% , MgO = (0,5 ÷ 5)% , K 2 O + Na 2 O = (0,4 ÷ 1)% , P2 O 5 = (0,1 ÷ 0,3)% , TiO 2 + Cr2 O 3 = (0,2 ÷ 0,5)% , chiếm một tỉ lệ không lớn và ít nhiều đều có hại đến chất lượng xi măng.

Thành phần hóa học của các loại xi măng poóc lăng và clanhke xi măng poóc lăng được xác định theo TCVN 141:2008.

Trên cơ sở lý thuyết dựa vào thành phần hóa học của clanhke mà xác định được các hệ số đánh giá chủ yếu như: Hệ số silic: n =

SiO 2 − SiO 2 ( td )

(V.1)

Al 2 O 3 + Fe 2 O 3

Hệ số alumin: p =

(V.2)

Al 2 O 3 Fe 2 O 3

Hệ số bão hòa vôi: - 87 -

K bh =

(CaO − CaO ( ) ) − (1,65 × Al O + 0,35 × Fe O 2,8 × (SiO − SiO ( ) ) td

2

3

2

2

3

+ 0,7 × SO 3 )

(V.3)

2 td

Trong đó: CaO : Tổng hàm lượng CaO có trong clanhke, %; CaO ( td ) : Hàm lượng CaO tự do có trong clanhke, %; SiO 2 : Tổng hàm lượng SiO 2 có trong clanhke, %; SiO 2 ( td ) : Hàm lượng SiO 2 tự do có trong clanhke, %; Al 2 O 3 : Tổng hàm lượng Al2O3 có trong clanhke, %; Fe 2 O 3 : Tổng hàm lượng Fe 2O3 có trong clanhke, %; SO 3 : Hàm lượng SO 3 được tính từ hàm lượng CaSO 4 .2H 2 O , %.

Clanhke xi măng poóc lăng loại PC có n = 1,7 ÷ 3,5, p = 1 ÷ 3, K bh = 0,85 ÷ 0,95.

5.7.4.4. Thành phần khoáng của clanhke xi măng Poóc lăng Trong clanhke xi măng poóc lăng có 4 khoáng vật chính.

Tri-canxisilicat hay 3CaO.SiO 2 , có kí hiệu là C 3S , được gọi là alit và chiếm hàm lượng (45 ÷ 60)%. Alit được hình thành trong khoảng nhiệt độ từ (1300 ÷ 1450)

C . Alit là khoáng quan trọng nhất của clanhke, khoáng vật này quyết định cường độ và các tính chất khác của xi măng. o

Đi-canxisilicat hay 2CaO.SiO 2 , có kí hiệu là C 2S , được gọi là bêlit và chiếm hàm lượng (20 ÷ 30)%. Bêlit được hình thành trong khoảng nhiệt độ từ (1100 ÷ 1450) o

C . Bêlit là khoáng quan trọng thứ hai của clanhke, ít bị ăn mòn.

Tri-canxialuminat hay 3CaO.Al2 O 3 , có kí hiệu là C 3 A , chiếm hàm lượng (4 ÷ 12)%. C 3 A được hình thành trong khoảng nhiệt độ từ (1200 ÷ 1300) o C . C 3 A với đặc

điểm nhiệt lượng tỏa nhiều, rất dễ bị ăn mòn sunphat, cường độ thấp, nên trong trong clanhke xi măng bền sunphat cao cần yêu cầu là hàm lượng phải nhỏ hơn 5%.

Têtra-ferôaluminat hay 4CaO.Al2 O 3 .Fe 2 O 3 , có kí hiệu là C 4 AF , chiếm hàm lượng (10 ÷ 12)%. C 4 AF được hình thành trong khoảng nhiệt độ từ (1200 ÷ 1300) o C .

C 4 AF có tốc độ rắn chắc, cường độ chịu lực, khả năng chống ăn mòn, nhiệt lượng tỏa ra ở mức độ trung bình.

Theo TCVN 7024:2013, thành phần khoáng của clanhke và hàm lượng kiềm quy đổi của xi măng poóc lăng dùng để mua bán hoặc trao đổi, tính theo công thức: C 3S = 4,07 × CaO − 7,60 × SiO 2 − 6,72 × Al 2 O 3 − 1,43 × Fe 2 O 3 − 2,85 × SO 3 + − 4,07 × CaO ( td )

C 2S = 2,87 × %SiO 2 − 0,75 × %C 2S - 88 -

(V.4) (V.5)

(V.6) (V.7) (V.8)

C 3 A = 2,65 × %Al 2 O 3 − 1,69 × %Fe 2 O 3 C 4 AF = 3,04 × %Fe 2 O 3 Na 2 O (qd ) = %Na 2 O + 0,658 × %K 2 O Trong đó:

C 3S , C 2S , C 3 A , C 4 AF : Hàm lượng các khoáng C 3S , C 2S , C 3 A , C 4 AF , %.

CaO : Tổng hàm lượng CaO có trong clanhke, %;

CaO ( td ) : Hàm lượng CaO tự do có trong clanhke, %; SiO 2 : Tổng hàm lượng SiO 2 có trong clanhke, %; SiO 2 ( td ) : Hàm lượng SiO 2 tự do có trong clanhke, %; Al 2 O 3 : Tổng hàm lượng Al 2 O 3 có trong clanhke, %; Fe 2 O 3 : Tổng hàm lượng Fe 2 O 3 có trong clanhke, %; SO 3 : Hàm lượng SO 3 có trong clanhke, %; Na 2 O : Tổng hàm lượng Na 2 O có trong clanhke, %; K 2 O : Tổng hàm lượng K 2 O có trong clanhke, %; Na 2O (qd ) : Tổng hàm lượng kiềm quy đổi.

Theo TCVN 9189:2012, định lượng các khoáng cơ bản trong clanhke xi măng poóc lăng bằng nhiễu xạ tia X theo phương pháp chuẩn trong. Tiêu chuẩn này không áp dụng để phân tích các mẫu xi măng có phụ gia.

5.7.5. Lí thuyết về cơ chế rắn chắc của xi măng Poóc lăng 5.7.5.1. Phản ứng thủy hóa của xi măng Poóc lăng Khi clanhke xi măng thủy hóa tạo ra các khoáng chính qua bốn phương trình thu gọn như sau: 2(3CaO.SiO 2 ) + 6H 2 O = 3CaO.2SiO 2 .3H 2 O + 3Ca (OH )2 2(2CaO.SiO 2 ) + 4H 2 O = 3CaO.2SiO 2 .3H 2 O + Ca (OH )2 3CaO.Al2 O 3 + 6H 2 O = 3CaO.Al2 O 3 .6H 2 O 4CaO.Al2 O 3 .Fe 2 O 3 + 8H 2 O = 3CaO.Al2 O 3 .6H 2 O + CaO.Fe 2 O 3 .2H 2 O Phản ứng làm chậm ninh kết cho xi măng nhờ đá thạch cao như sau:

3(CaSO 4 .2H 2 O ) + 3CaO.Al2 O 3 .6H 2 O + 20H 2 O = 3CaO.Al2 O 3 .3CaSO 4 .32H 2 O 3CaO.Al2 O 3 .3CaSO 4 .32H 2 O + 2(3CaO.Al2 O 3 ) + 22H 2 O = = 3(3CaO.Al2O3 .CaSO 4 .18H 2O )

3CaO.Al2 O 3 .3CaSO 4 .32H 2 O được gọi là khoáng vật etringit, sẽ tách ra ở dạng keo, phân tán và đọng lại trên bề mặt khoáng 3CaO.Al2 O 3 và làm chậm sự thủy hóa từ

đó kéo dài thời gian ninh kết của xi măng.

- 89 -

5.7.5.2. Quá trình rắn chắc của xi măng Poóc lăng Để giải thích quá trình rắn chắc của xi măng poóc lăng người ta thường dùng thuyết của Baikop - Rebinđer. Theo thuyết này quá trình rắn chắc của xi măng poóc lăng được chia làm 3 giai đoạn là giai đoạn hòa tan, giai đoạn hóa keo, giai đoạn kết tinh.

5.7.6. Các tính chất của xi măng Poóc lăng 5.7.6.1. Khối lượng riêng, khối lượng thể tích của xi măng Poóc lăng Theo TCXD 191:1996, khối lượng riêng của xi măng là khối lượng của một

đơn vị thể tích đặc xi măng không kể lỗ hỗng giữa các hạt và lỗ rỗng bên trong các hạt. Đơn vị tính là g cm 3 .

Khối lượng riêng xi măng poóc lăng được xác định theo TCVN 4030:2003.

Khối lượng riêng của xi măng poóc lăng loại PC có ρ a.X = (3,05 ÷ 3,15) g cm 3 , loại PCB có ρ a.X = (2,75 ÷ 3,05) g cm 3 .

Theo TCXD 191:1996, khối lượng thể tích của xi măng là khối lượng một đơn vị thể tích xi măng ở trạng thái tự nhiên. Đơn vị tính là g cm 3 .

Khối lượng thể tích của xi măng poóc lăng loại PC, PCB ở trạng thái xốp tự nhiên là ρ v.X = (1,1÷ 1,3) g cm 3 .

5.7.6.2. Độ mịn của xi măng Poóclăng Theo TCVN 4030:2003, quy định hai phương pháp xác định độ mịn của xi măng. Phương pháp sàng chỉ áp dụng để mô tả sự có mặt của các hạt xi măng thô.

Phương pháp này chủ yếu dùng để kiểm tra và kiểm soát quá trình sản xuất. Phương pháp thấm không khí (Blaine). Bề mặt riêng (bề mặt riêng tính theo đơn vị khối lượng)

được đo bằng cách so sánh với một mẫu xi măng chuẩn.

Ví dụ: Theo quy định TCVN 2682:2009, xi măng poóc lăng loại PC được quy định như phần còn lại trên sàng kích thước lỗ 0,09mm, không lớn hơn 10%. Bề mặt riêng, phương pháp Blaine, không nhỏ hơn 2800 cm 2 g .

5.7.6.3. Lượng nước tiêu chuẩn của xi măng Poóc lăng Theo TCXD 191:1996, độ dẻo tiêu chuẩn là đại lượng tính bằng % giữa lượng nước cần thiết so với lượng xi măng để được hồ xi măng đạt độ dẻo theo quy định của tiêu chuẩn.

Theo TCVN 6017:2015, hồ xi măng đạt độ dẻo tiêu chuẩn có sức cản nhất định

đối với sự lún của kim tiêu chuẩn. Lượng nước cần thiết để hồ xi măng đạt độ dẻo tiêu - 90 -

chuẩn được xác định bằng cách thử độ lún của kim vào các hồ xi măng có các hàm lượng nước khác nhau.

Độ dẻo tiêu chuẩn xác định bằng dụng cụ Vicat, kim Ø (1,13 ± 0,05) .

Lặp lại phép thử với các hồ có lượng nước khác nhau cho tới khi thu được

khoảng cách giữa đầu kim to với tấm đế là (6 ± 2 )mm . Ghi lại hàm lượng nước của hồ này, lấy chính xác đến 0,5% và coi đó là lượng nước cho độ dẻo tiêu chuẩn.

5.7.6.4. Thời gian đông kết của xi măng Poóc lăng Theo TCXD 191:1996, thời gian bắt đầu đông kết là thời gian cần cho hồ xi măng có độ dẻo tiêu chuẩn khởi đầu cho quá trình đông kết.

Theo TCXD 191:1996, thời gian kết thúc đông kết là thời gian cần cho hồ xi măng có độ dẻo tiêu chuẩn ngừng quá trình đông kết để chuyển sang quá trình đóng rắn.

Theo TCVN 6017:2015, thời gian đông kết được xác định bằng cách quan sát

độ lún sâu của kim tiêu chuẩn vào hồ xi măng có độ dẻo tiêu chuẩn, cho đến khi nó đạt được giá trị quy định.

Thời gian bắt đầu đông kết xác định bằng dụng cụ Vicat, kim Ø (10 ± 0,05) .

Thời gian bắt đầu đông kết của mẫu xi măng chính là khoảng thời gian trôi qua kể từ thời điểm “không” đến thời điểm khoảng cách giữa đầu kim và tấm đế đạt

(6 ± 3)mm , lấy chính xác đến 5 giây.

Thời gian kết thúc đông kết, xác định bằng dụng cụ Vicat, kim Ø5.

Thời gian kết thúc đông kết của mẫu xi măng là khoảng thời gian trôi qua kể từ thời điểm “không” đến thời điểm kim lún chỉ lún vào bề mặt mẫu 0,5mm lần đầu tiên, lấy chính xác đến 15 giây.

5.7.6.5. Độ ổn định thể tích của xi măng Poóc lăng Nguyên nhân gây ra hiện tượng không ổn định thể tích là hàm lượng CaO, MgO tự do và hàm lượng khoáng 3CaO.Al2O3 lớn, các chất này thường nở ra trong đá xi măng ở ngoài khoảng thời gian kết thúc đông kết.

Theo TCXD 191:1996, tính ổn định thể tích là giới hạn độ nở của hồ xi măng

đóng rắn trong khuôn tiêu chuẩn Le Chatelier sau 24 giờ trong điều kiện tiêu chuẩn.

Theo TCVN 6017:2015, độ ổn định thể tích, xác định bằng phương pháp Le Chatelier được xác định bằng cách quan sát sự nở thể tích của hồ xi măng có độ dẻo tiêu chuẩn, thông qua sự dịch chuyển tương đối của hai càng khuôn.

5.7.6.6. Sự tỏa nhiệt thủy hóa của xi măng Poóc lăng Lượng nhiệt thoát ra khi xi măng thủy hóa chủ yếu phụ thuộc vào thành phần - 91 -

khoáng vật và độ mịn, hàm lượng thạch cao, mức độ thủy hóa xi măng.

Mức độ thủy hóa xi măng (α X ) , được xác định bằng công thức:

αX =

m N pu mN

(V.9)

max

Trong đó:

α X : Mức độ thủy hóa xi măng;

m N : Khối lượng nước đã tham gia phản ứng hóa học với xi măng; pu

m N : Khối lượng nước vừa đủ phản ứng hóa học hoàn toàn với xi măng. max

Phương pháp xác định nhiệt thủy hóa của xi măng theo TCVN 6070:2005 được

xác định bằng cách đo nhiệt hòa tan của xi măng khô (Q X.0 ) và của xi măng thủy hóa sau n ngày (Q X.n ) (thường đo sau 7 và 28 ngày). Hiệu số (Q X.0 − Q X.n ) là nhiệt thủy hóa của xi măng sau thời gian thủy hóa n ngày.

Theo TCVN 11970:2018, xác định nhiệt thủy hóa theo phương pháp bán đoạn nhiệt. Phương pháp bán đoạn nhiệt bao gồm đưa ra một mẫu vữa tươi vào trong nhiệt lượng kế để xác định nhiệt lượng tỏa ra theo sự phát triển của nhiệt độ. Tại mỗi thời

điểm, nhiệt thủy hóa của xi măng chứa trong mẫu bằng tổng nhiệt lượng tích lũy trong nhiệt lượng kế và tổn thất ra môi trường xung quanh trong thời gian thử nghiệm. Nhiệt độ tăng lên của mẫu vữa được so sánh với nhiệt độ của mẫu trơ đặt trong nhiệt lượng kế tham chiếu. Nhiệt độ tăng lên của mẫu vữa chủ yếu phụ thuộc vào đặc tính của xi măng thử nghiệm, thông thường từ 10K đến 50K. Theo 14 TCN 67:2002, phương pháp gần đúng xác định nhiệt thủy hóa theo thành phần khoáng và hóa của xi măng được tiến hành như dưới đây.

Nhiệt thủy hóa của xi măng được xác định theo công thức: q x.n = a n × C 3S + b n × C 2S + c n × C 3 A + d n × C 4 AF

(V.10)

Trong đó: q x.n : Nhiệt thủy hóa của xi măng ở tuổi n ngày, cal/g ; a n , b n , c n , d n : Hệ số phát nhiệt của các khoáng xi măng C 3S , C 2S , C 3 A , C 4 AF ,

được ghi ở bảng 5.10; C 3S , C 2S , C 3 A , C 4 AF : Hàm lượng các thành phần khoáng xi măng, %.

Các thành phần khoáng của xi măng được xác định bằng phương pháp thạch học, biểu đồ nhiệt, biểu đồ rơn gen, theo thành phần hóa như trong TCVN 7024:2013 hoặc theo các công thức dưới đây.

Hàm lượng các thành phần khoáng xi măng được xác định theo công thức: C 3S = 3,8 × SiO 2 × (3 × K bh − 2 ) %

(V.11) (V.12)

C 2S = 8,6 × SiO 2 × (1 − K bh ) % - 92 -

Khi hệ số alumin p ≥ 0,64, tính hàm lượng C 3 A và C 4 AF theo công thức:

(V.13) (V.14)

C 4 AF = 3,04 × Fe 2 O 3 % C 3 A = 2,65 × (Al 2 O 3 − 0,64 × Fe 2 O 3 ) %

Khi hệ số alumin p < 0,64, tính hàm lượng C 3 A và C 4 AF theo công thức:

(V.15) (V.16)

C 4 AF = 4,77 × Al 2 O 3 % C 3 A = 1,7 × (Fe 2 O 3 − 1,57 × Al 2 O 3 ) % Hàm lượng caxi sunfat tính theo công thức:

(V.17)

CaSO 4 = 1,7 × SO3 % Trong đó:

C 3S , C 2S , C 4 AF , C3 A : Hàm lượng các khoáng C 3S , C 2S , C 4 AF , C3 A , %.

K bh : Hệ số bão hòa vôi; CaO : Tổng hàm lượng CaO có trong clanhke, %;

CaO( td ) : Hàm lượng CaO tự do có trong clanhke, %; SiO 2 : Tổng hàm lượng SiO 2 có trong clanhke, %; SiO 2 ( td ) : Hàm lượng SiO 2 tự do có trong clanhke, %; Al2O3 : Tổng hàm lượng Al2O3 có trong clanhke, %; Fe 2O3 : Tổng hàm lượng Fe 2O3 có trong clanhke, %; SO 3 : Hàm lượng SO 3 được tính từ hàm lượng CaSO 4 .2H 2 O , %.

Bảng 5.10. Hệ số phát nhiệt của các khoáng xi măng Thời gian đông cứng Ngày

Tháng

Hệ số phát nhiệt của các khoáng xi măng, cal/g an

bn

cn

dn

3

0,929

0,159

1,517

- 0,119

7

1,093

0,231

2,099

- 0,414

28

1,142

0,153

2,299

0,140

3

1,183

0,231

2,453

0,332

7

1,220

0,445

2,457

0,382

12

1,259

0,532

2,525

0,400

5.7.6.7. Mác của xi măng Poóc lăng Theo TCVN 6016:2011, mác xi măng được xác định theo cường độ nén của các mẫu nửa sau khi uốn mẫu lăng trụ kích thước 40×40×160. Các mẫu thí nghiệm này

được bảo dưỡng trong điều kiện tiêu chuẩn là nhiệt độ (27 ± 1) o C và độ ẩm không nhỏ hơn 90%. Các mẫu được để trong khuôn 24 giờ với môi trường không khí ẩm sau

đó tháo khuôn và ngâm 27 ngày ngập trong nước.

- 93 -

Mác của xi măng poóc lăng được xác định theo TCVN 6016:2011 gọi là phương pháp mềm. Mẫu thử lăng trụ 40×40×160 được chế tạo với tỉ lệ là X/C=1/3, N/X=1/2. Dùng nước cất hoặc nước khử ion sử dụng cho các thử nghiệm chứng nhận.

Cát chuẩn ISO là cát thiên nhiên, giàu ôxit silic (≥ 98%), (TCVN 6227:1996), có thành phần hạt quy định trong TCVN 6016:2011 theo bảng 5.11.

Bảng 5.11. Cấp phối hạt của cát chuẩn ISO

Kích thước mắt sàng lỗ vuông, mm Lượng sót tích lũy, %

2,00 0

1,60

1,00

0,50

0,16

0,08

7 ± 5 33±5 67±5 87±5

99±1

Kết quả thử cường độ nén là giá trị trung bình số học của 6 kết quả xác định cường độ nén riêng biệt, mỗi giá trị lấy chính xác đến 0,1MPa, nhận được từ 6 nửa lăng trụ gãy trên toàn bộ ba mẫu thử lăng trụ.

Nếu một kết quả trong số sáu lần xác định vượt quá ±10% so với giá trị trung bình thì loại bỏ kết quả đó và chỉ tính giá trị trung bình của năm kết quả còn lại. Nếu một kết quả trong năm kết quả vượt quá ±10% giá trị trung bình của chúng thì loại bỏ toàn bộ kết quả và lặp lại phép thử.

5.7.7. Đá xi măng và các biện pháp chống bị ăn mòn cho đá xi măng Đá xi măng là một hệ vi mô không đồng nhất và chịu ảnh hưởng của sự thủy hóa trong xi măng. Tính đa dạng trong cấu trúc của đá xi măng thể hiện ở chỗ nó gồm có nhiều thành phần khác nhau. Những hạt clanhke chưa thủy hóa, những khoáng vật hình thành do quá trình thủy hóa, lượng nước còn lại, và các lỗ rỗng và không khí cuốn vào khi trộn xi măng với nước.

Để bảo vệ xi măng khỏi bị ăn mòn một cách có hiệu quả, phải tùy từng trường hợp cụ thể mà áp dụng những biện pháp thích hợp. Cần giảm các thành phần khoáng gây ăn mòn như 3CaO.Al2O3 và CaO tự do có trong xi măng bằng cách lựa chọn thành phần nguyên liệu và áp dụng các biện pháp gia công nhiệt phù hợp. Giảm thành

phần khoáng dễ bị ăn mòn Ca (OH )2 có trong đá xi măng bằng cách cho tác dụng với ôxit silic vô định hình. Sử dụng biện pháp cấu trúc để tăng độ đặc chắc, cường độ, bằng cách kết hợp hợp lý với thành phần vật liệu khác. Ngăn cách bằng sơn, ốp các vật liệu khác chống ăn mòn tốt trên bề mặt, đồng thời lựa chọn loại xi măng phù hợp với

điều kiện môi trường. Làm bề mặt nhẵn, đặc sít và tạo điều kiện thoát nước tốt cho công trình.

5.7.8. Các chỉ tiêu quy định của một số loại xi măng Poóc lăng 5.7.8.1. Xi măng Poóc lăng Các chỉ tiêu chất lượng của xi măng poóc lăng theo TCVN 2682:2009 quy định như bảng 5.12.

- 94 -

Bảng 5.12. Các chỉ tiêu chất lượng của xi măng Poóc lăng

M ức

Tên chỉ tiêu

PC30 PC40 PC50

1. Cường độ nén, MPa (N mm 2 ) , không nhỏ hơn Sau 3 ngày ± 45 phút

16

21

25

Sau 28 ngày ± 8 giờ

30

40

50

Bắt đầu, không nhỏ hơn

45

45

45

Kết thúc, không lớn hơn

375

375

375

10

10

10

2. Thời gian đông kết, phút

3. Độ nghiền mịn, xác định theo: Phần còn lại trên sàng 0,09mm, %, không lớn hơn Bề mặt riêng xác định theo phương pháp Blaine, cm 2 g , không 2800 2800

nhỏ hơn 4. Độ ổn định thể tích, xác định theo phương pháp Le Chatelier,

2800

10

10

10

3,5

3,5

3,5

5

5

5

3

3

3

8. Hàm lượng cặn không tan (CKT ) , %, không lớn hơn

1,5

1,5

1,5

9. Hàm lượng kiềm quy đổi

0,6

0,6

0,6

mm, không lớn hơn 5. Hàm lượng anhydric sunphuric (SO 3 ) , %, không lớn hơn 6. Hàm lượng Magie ôxit (MgO ) , %, không lớn hơn

7. Hàm lượng mất khi nung (MKN ) , %, không lớn hơn 1)

(Na O ) 2

qd

2)

, %, không lớn hơn

CHÚ THÍCH: 1)

Quy định đối với xi măng poóc lăng khi sử dụng cốt liệu có khả năng xảy ra phản

ứng kiềm silic.

2)

Hàm lượng kiềm quy đổi (Na 2Oqd ), tính theo công thức:

Na 2 O qđ = %Na 2O + 0,658 × %K 2O .

5.7.8.2. Xi măng Poóc lăng bền sun phát Các chỉ tiêu cơ lý của xi măng poóc lăng bền sun phát theo TCVN 6067:2018 quy định như bảng 5.13.

Bảng 5.13. Các chỉ tiêu cơ lý của xi măng Poóc lăng bền sun phát

Tên chỉ tiêu

M ức Bền sulfat thường

Bền sulfat cao

PC MSR 50 PC MSR 50 PC MSR 50 PC HSR 30 PC HSR 40 PC HSR 50

1. Cường độ nén, MPa

- 95 -

(N mm ) , không nhỏ 2

h ơn 3 ngày

16

21

25

12

16

20

28 ngày (*)

30

40

50

30

40

50

Bắt đầu, không sớm hơn

45

45

45

45

45

45

Kết thúc, không muộn

375

375

375

375

375

375

10

10

10

10

10

10

3000

3000

3000

3000

3000

3000

10

10

10

10

10

10

-

-

-

0,04 (1)

0,04 (1)

0,04 (1)

2. Thời gian đông kết, phút

h ơn 3. Độ mịn: Phần còn lại trên sàng 0,09mm, %, không lớn h ơn Bề mặt riêng xác định theo phương pháp Blaine, cm 2 g , không

nhỏ hơn 4. Độ ổn định thể tích, xác định theo phương pháp Le Chatelier, mm, không lớn hơn 5. Độ nở sulfat ở tuổi 14 ngày

(* )

, %, không lớn

h ơn CHÚ THÍCH: (1)

Khi thành phần hóa đạt giới hạn trong Bảng 1 của TCVN 6067:2018 thì không cần kiểm tra chỉ tiêu này. Khi độ nở sulfat đạt yêu cầu thì không cần giới hạn hàm lượng

(C3A ) và (C4 FA + 2C3A ) trong Bảng 1 của TCVN 6067:2018. (* )

Chỉ tiêu này có thể được để trống trong phiếu chất lượng khi xuất xưởng và phải cung cấp cho khách hàng khi đủ thời gian thử nghiệm.

5.7.8.3. Xi măng giếng khoan dầu khí Yêu cầu về thành phần hóa học, khoáng vật của xi măng giếng khoan chủng loại G theo TCVN 7445-1:2004 quy định như bảng 5.14.

- 96 -

Bảng 5.14. Thành phần hóa học, khoáng vật của xi măng giếng khoan

Tên chỉ tiêu 1. Hàm lượng Magie ôxit (MgO ) , %, không lớn hơn

Mức 5,0

2. Hàm lượng anhydric sunphuric (SO3 ) , %, không lớn hơn

3,0

3. Hàm lượng mất khi nung (MKN ) , %, không lớn hơn

3,0

4. Hàm lượng cặn không tan (CKT ) , %, không lớn hơn

0,75

5. Hàm lượng tricanxi silicat (C3S) , % 65

không lớn hơn không nhỏ hơn

48

6. Hàm lượng tricanxi aluminat (C3 A ) , %, không lớn hơn

3,0

7. Tổng hàm lượng tricanxi aluminat và tetracanxi alumoferit

24

(2 × C3A + C4 AF) , %, không lớn hơn

8. Tổng hàm lượng kiềm quy đổi theo natri ôxit (Na 2Oqd ),%, không lớn hơn

0,75

- Khi tỷ lệ %Al2O3 / %Fe 2 O 3 trong xi măng G bằng hoặc nhỏ hơn 0,64, C3A = 0 .

- Khi tỷ lệ %Al2O3 / %Fe2O3 trong xi măng G lớn hơn 0,64, các khoáng C3 A , C 4 AF , C3S được tính như sau:

C3 A = 2,65 × %Al2 O3 − 1,69 × %Fe2O 3 C 4 AF = 3,04 × %Fe2 O3 C 3S = 4,07 × %CaO − 7,60 × %SiO 2 − 6,72 × % Al 2 O 3 − 1,43 × %Fe 2 O 3 + − 2,85 × %SO 3 - Khi tỷ lệ %Al2O3 / %Fe2O3 trong xi măng G bằng hoặc nhỏ hơn 0,64, C3S được tính như sau: C 3S = 4,07 × %CaO − 7,60 × %SiO 2 − 4,48 × %Al 2 O 3 − 2,86 × %Fe 2 O 3 + − 2,85 × %SO 3 - Na 2O quy đổi được tính theo công thức sau: Na 2 O( qd ) = 0,658 × %K 2 O + %Na 2 O Yêu cầu về tính chất cơ lý của xi măng giếng khoan theo TCVN 7445-1:2004 quy định như bảng 5.15.

Bảng 5.15. Chỉ tiêu cơ lý của xi măng giếng khoan chủng loại G

Tên chỉ tiêu

Mức

1. Thời gian đặc quánh, phút không lớn hơn không nhỏ hơn với điều kiện độ đặc quánh từ 15 phút đến 30 phút sau khuấy trộn, Bc,

120 90

không lớn hơn

30

2. Nước tự do (độ tách nước), ml, không lớn hơn

- 97 -

3,5

3. Cường độ nén, N mm 2 (MPa ) 2,1 10,3

dưỡng hộ 8 giờ ở 38 o C , 1at, không nhỏ hơn dưỡng hộ 8 giờ ở 60 o C , 1at, không nhỏ hơn

5.7.8.4. Xi măng Poóc lăng ít toả nhiệt Các chỉ tiêu chất lượng của xi măng poóc lăng ít toả nhiệt theo TCVN 6069:2007 quy định như bảng 5.16.

Bảng 5.16. Các chỉ tiêu chất lượng của xi măng Poóc lăng ít toả nhiệt

M ức Tên chỉ tiêu

Toả nhiệt trung bình

PC MH 30

Toả nhiệt thấp

PC MH 40 PC LH 30 PC LH 40

1. Hàm lượng mất khi nung (MKN ) , %,

2,5

không lớn hơn 2. Hàm lượng Magie ôxit (MgO ) , %,

5

không lớn hơn 3. Hàm lượng anhydric sunphuric

2,3

(SO3 ) , %, không lớn hơn

4. Hàm lượng cặn không tan (CKT ) , %,

1,5

không lớn hơn 5. Thành phần khoáng 1) Hàm lượng

tricanxi silicat (C3S) , %, không lớn hơn

-

-

35 2 )

35 2 )

8

8

7

7

58 2 )

58 2 )

-

-

290 (70 )

290 (70 )

18

24

18

24

30

40

30

40

Hàm lượng tricanxi aluminat (C3 A ) , %, không lớn hơn Tổng hàm lượng tricanxi silicat và

tricanxi aluminat (C3S + C3A ) , %, không lớn hơn 6. Nhiệt thủy hóa, kJ kg (cal g ) , không lớn hơn 7 ngày 28 ngày 7. Cường độ nén, MPa (N mm 2 ) , không

335 (80 )

nhỏ hơn 7 ngày 28 ngày

- 98 -

335 (80 )

250 (60 ) 250 (60 ) 290 (70 ) 290 (70 )

8. Độ mịn Phần còn lại trên sàng 0,09mm, %, không lớn hơn Bề mặt riêng xác định theo phương pháp

10

10

10

10

2800

2800

2800

2800

Bắt đầu, không sớm hơn Kết thúc, không muộn hơn

45 375

45 375

45 375

45 375

10. Độ ổn định thể tích, xác định theo phương pháp Le Chatelier, mm, không lớn hơn

10

10

10

10

Blaine, cm 2 g , không nhỏ hơn 9. Thời gian đông kết, phút

CHÚ THÍCH: 1)

Thành phần khoáng của xi măng poóc lăng ít toả nhiệt được tính theo công thức Tricanxi silicat (C3S) = 4,071 × %CaO − 7,60 × %SiO 2 − 6,718 × %Al2O3 + − 1,43 × %Fe2 O3 − 2,852 × %SO3

Tricanxi aluminat (C3A ) = 2,650 × %Al2O3 − 1,692 × %Fe2 O3 .

2)

Không quy định hàm lượng tricanxi silicat (C3S) nếu nhiệt thủy hóa thỏa mãn mức

quy định theo chỉ tiêu 6.

5.7.8.5. Xi măng Poóc lăng trắng Các chỉ tiêu chất lượng của xi măng poóc lăng trắng theo TCVN 5691:2000 quy định như bảng 5.17.

Bảng 5.17. Các chỉ tiêu chất lượng của xi măng Poóc lăng trắng

Mức

Tên chỉ tiêu 1. Cường độ nén, MPa (N mm 2 ) , không nhỏ hơn Sau 3 ngày ± 45 phút Sau 28 ngày ± 8 giờ

PCW30

PCW40

PCW50

16

21

31

30

40

50

2. Độ trắng tuyệt đối, %, không nhỏ hơn Loại: Đặc biệt Loại: I Loại: II

80 70 60

3. Thời gian đông kết, phút Bắt đầu, không sớm hơn

45

Kết thúc, không muộn hơn

375 - 99 -

4. Độ mịn, xác định theo: Phần còn lại trên sàng 0,08mm, %, không lớn hơn Bề mặt riêng xác định theo phương pháp Blaine,

12

cm 2 g , không nhỏ hơn

2800

5. Độ ổn định thể tích, xác định theo phương pháp Le Chatelier, mm, không lớn hơn

10

6. Hàm lượng anhydric sunphuric (SO3 ) , %, không

3,5

lớn hơn

5.7.8.6. Xi măng Poóc lăng hỗn hợp Các chỉ tiêu chất lượng của xi măng poóc lăng hỗn hợp theo TCVN 6260:2009 quy định như bảng 5.18.

Bảng 5.18. Các chỉ tiêu chất lượng của xi măng Poóc lăng hỗn hợp

Mức

Tên chỉ tiêu 1. Cường độ nén, MPa (N mm 2 ) , không nhỏ hơn Sau 3 ngày ± 45 phút Sau 28 ngày ± 8 giờ 2. Thời gian đông kết, phút Bắt đầu, không nhỏ hơn Kết thúc, không lớn hơn

PCB30

PCB40

PCB50

14

18

22

30

40

50

45 420

3. Độ mịn, xác định theo: Phần còn lại trên sàng 0,09mm, %, không lớn hơn Bề mặt riêng xác định theo phương pháp Blaine,

cm 2 g , không nhỏ hơn

10 2800

4. Độ ổn định thể tích, xác định theo phương pháp Le Chatelier, mm, không lớn hơn 5. Hàm lượng anhydric sunphuric (SO3 ) , %, không lớn hơn 6. Độ nở autoclave 1) , %, không lớn hơn

10 3,5 0,8

CHÚ THÍCH: 1)

Áp dụng khi có yêu cầu của khách hàng

5.7.9. Bảo quản và an toàn sử dụng xi măng Poóc lăng Do xi măng poóc lăng có độ mịn cao nên dễ hút hơi nước trong không khí làm cho bị ẩm, có thể vón thành cục nên cường độ bị giảm. Cần chống đóng vón bởi áp lực - 100 -

hay lực nén bằng cách không chất cao quá 10 bao trên một chồng và đảo các bao xi măng poóc lăng trong một chồng để chất lượng xi măng được đồng đều. Bao xi măng poóc lăng được cách ẩm từ không khí và mặt đất khi bảo quản. Vận chuyển xi măng poóc lăng rời phải dùng thiết bị chuyên dụng. Để riêng từng loại, từng lô, bảo hành thời gian lưu trữ khi sản xuất. Những loại xi măng poóc lăng mác cao nên dùng ngay vì khi lưu giữ mác giảm nhanh ở khoảng thời gian đầu.

Xi măng poóc lăng phải bảo hành chất lượng trong thời gian 60 ngày kể từ khi xuất xưởng. Thời gian bảo quản trong kho xi măng poóc lăng càng dài thì cường độ càng giảm dù trong điều kiện tốt nhất. Thông thường trong điều kiện khí hậu của nước ta sau 3 tháng cường độ giảm đi (15 ÷ 20)% , sau một năm giảm đi (30 ÷ 40)% .

Xi măng poóc lăng ở dạng bột mịn do đó dễ gây ra bụi khi thi công và có thể lẫn chứa chất độc hại. Khi sử dụng chất kết dính là các loại xi măng poóc lăng phải mang đầy đủ trang bị bảo hộ lao động như găng tay, khẩu trang, kính bảo hộ.

Câu hỏi Câu 1: Nêu tên các loại chất kết dính vô cơ thường sử dụng trong xây dựng?

Câu 2: Nêu tên các loại xi măng poóc lăng thường sử dụng trong xây dựng?

Câu 3: Nêu các chỉ tiêu cơ bản của các loại xi măng poóc lăng?

Câu 4: Mác xi măng poóc lăng là gì? Cách xác định mác xi măng poóc lăng?

- 101 -

CHƯƠNG VI. BÊ TÔNG 6.1. Khái niệm Theo TCXD 191:1996, bê tông là hỗn hợp đóng rắn, của các vật liệu gồm chất kết dính, cốt liệu lớn, cốt liệu nhỏ và nước. Có thể có hoặc không có phụ gia.

Trong đó: Chất kết dính: Vật liệu có khả năng ninh kết và đóng rắn nhờ phản ứng tương tác hóa lí với nước, và gắn kết các hạt cốt liệu tạo thành bê tông. Chất kết dính thủy lực như các loại xi măng, chất kết dính hữu cơ là nhựa đường.

Cốt liệu: Vật liệu hạt sử dụng với chất kết dính và nước để sản xuất bê tông. Cốt liệu có thể là cát, sỏi, đá dăm hoặc vật liệu hạt đập từ các vật liệu rắn khác.

Phụ gia: Vật liệu sử dụng như một thành phần của bê tông được đưa vào mẻ trộn, nhằm cải thiện tính chất hỗn hợp bê tông tươi và bê tông.

Hỗn hợp bê tông tươi: Là hỗn hợp bê tông mới trộn còn chưa tạo hình.

6.2. Phân loại 6.2.1. Phân loại theo khối lượng thể tích Bê tông đặc biệt nặng, có khối lượng thể tích ρ 0 ≥ 3000 kg m 3 .

Bê tông nặng, có khối lượng thể tích ρ 0 = (1800 ÷ 2500) kg m 3 .

Bê tông nhẹ, có khối lượng thể tích ρ 0 = (500 ÷ 1800) kg m 3 .

Bê tông đặc biệt nhẹ, có khối lượng thể tích ρ 0 < 500 kg m 3 .

6.2.2. Phân loại theo chất kết dính sử dụng Bê tông xi măng: Sử dụng chất kết dính là loại xi măng poóc lăng.

Bê tông atphan: Sử dụng chất kết dính là nhựa đường như bitum.

Bê tông polyme: Sử dụng chất kết dính là các chất polyme.

6.2.3. Phân loại theo hình thức tạo hình sản phẩm bê tông Bê tông đúc sẵn: Dùng tạo hình sản phẩm chế sẵn tại nhà máy, công xưởng.

Bê tông đổ tại chỗ: Được tạo hình ngay tại vị trí kết cấu công trình xây dựng.

6.2.4. Phân loại theo công dụng hoặc tính chất của bê tông Bê tông khối lớn: Theo TCXDVN 305:2004, kết cấu bê tông hoặc bê tông cốt thép được coi là khối lớn khi có kích thước đủ để gây ra ứng suất kéo, phát sinh do hiệu ứng - 102 -

nhiệt thủy hóa của xi măng, vượt quá giới hạn kéo của bê tông, làm nứt bê tông, và do đó phải có biện pháp để phòng ngừa vết nứt. Sử dụng vật liệu: Xi măng, cát, đá dăm hoặc sỏi, nước, và phụ gia. Phụ gia thường dùng như phụ gia cuốn khí, phụ gia giảm nước, phụ gia chậm ninh kết.

Bê tông đầm lăn: Theo TCVN 10403:2015, loại bê tông không có độ sụt được tạo thành bởi hỗn hợp bao gồm cốt liệu nhỏ (cát thiên nhiên hoặc cát nghiền), cốt liệu lớn (đá dăm), chất kết dính (xi măng, phụ gia khoáng hoạt tính nghiền mịn), nước, phụ gia đầy, phụ gia hóa học. Sau khi trộn, vận chuyển, san rải, được đầm chặt bằng thiết bị đầm lăn rung.

Bê tông tự lèn: Theo TCVN 12209:2018, loại bê tông mà ở trạng thái hỗn hợp có thể tự chảy và tự lèn chặt do khối lượng bản thân, có khả năng điền đầy khuôn kể cả khi có cốt thép dày đặc, nhưng vẫn duy trì được độ đồng nhất. Vật liệu sử dụng: Xi măng, cốt liệu lớn và cốt liệu nhỏ phù hợp TCVN 7570:2006, cát nghiền phù hợp với TCVN 9205:2012, cát mịn phù hợp TCVN 10796:2015, nước, phụ gia khoáng, phụ gia hóa học.

6.2.5. Phân loại theo đặc điểm cốt liệu của bê tông Bê tông cát mịn (TCVN 10796:2015; Cát mịn cho bê tông và vữa); Bê tông các loại cát thiên nhiên (Chỉ dẫn kỹ thuật chọn thành phần bê tông các loại, theo quyết định số 778/1998/QĐ-BXD ngày 05/9/1998); Bê tông cát nghiền (TCVN 9382:2012; Chỉ dẫn kỹ thuật chọn thành phần bê tông sử dụng cát nghiền).

6.2.6. Phân loại theo mác, cường độ của bê tông Bê tông cho nhà cao tầng mác M40 ÷ M60 (TCXD 199:1997; Nhà cao tầng - Kỹ thuật chế tạo bê tông mác 400 - 600); Bê tông mác M60 ÷ M80 (22 TCN 276:2001; Thành phần và quy trình chế tạo bê tông mác M60 - M80 từ xi măng PC 40 trở lên); Bê tông cường độ cao (TCVN 10306:2014; Bê tông cường độ cao - Thiết kế thành phần mẫu hình trụ).

6.3. Nguyên vật liệu chế tạo bê tông 6.3.1. Xi măng Xi măng dùng cho bê tông nặng có thể loại PC phù hợp với tiêu chuẩn TCVN 6282:2009 hoặc loại PCB phù hợp với tiêu chuẩn TCVN 6260:2009, và các loại khác.

Xi măng làm bê tông được hướng dẫn sử dụng theo tiêu chuẩn TCVN 9035:2011 - 103 -

nhằm đảm bảo chất lượng công trình và tiết kiệm.

Theo TCVN 9346:2012, để đảm bảo yêu cầu bảo vệ chống ăn mòn trong môi trường biển, hàm lượng xi măng tối thiểu trong 1 m 3 bê tông ở trong vùng khí quyển ngập nước là 350 kg m 3 , trong vùng nước thay đổi là 400 kg m 3 , hàm lượng xi măng tối đa không vượt quá 500 kg m 3 . Theo TCVN 10306:2014, thông thường lượng xi măng dùng cho bê tông cường độ cao từ (400 ÷ 593) kg m 3 . Đối với bê tông đầm lăn theo TCVN 10403:2015, khi dùng xi măng PCB cần lưu ý hàm lượng phụ gia khoáng đã có trong thành phần xi măng để đảm bảo đủ lượng PC như cấp phối đã tính toán và tổng lượng chất kết dính gồm xi măng và phụ gia khoáng hoạt tính nghiền mịn cho bê tông bên trong công trình bê tông khối lớn không nhỏ hơn 130 kg m 3 . Đối với bê tông tự lèn hàm lượng bột mịn bao gồm xi măng và các phụ gia khoáng cho bê tông cần từ (380 ÷ 650) kg m 3 , thông thường nằm trong khoảng (500 ÷ 650)

kg m 3 .

6.3.2. Cốt liệu nhỏ Cốt liệu nhỏ là hỗn hợp các hạt cốt liệu có kích thước chủ yếu từ 0,14 mm đến 5 mm. Cốt liệu nhỏ sử dụng cho bê tông là cát thiên nhiên hay gọi là cát, cát nghiền hay gọi là cát xay hoặc là loại cát nhân tạo, đôi khi là hỗn hợp của cát thiên nhiên và cát nhân tạo.

Mô đun độ lớn của cốt liệu nhỏ ký hiệu là M dl , là chỉ tiêu danh nghĩa đánh giá mức độ thô hoặc mịn của hạt cốt liệu nhỏ. Mô đun độ lớn của cốt liệu nhỏ được xác định bằng cách cộng các phần trăm lượng sót tích lũy trên các sàng i là 2,5mm, 1,25mm, 630µm, 315µm, 140µm và chia cho 100.

M dl =

A 2,5 + A1,25 + A 0,63 + A 0,315 + A 0,14 100

(VI.1)

Trong đó:

M dl : Mô đun độ lớn của cốt liệu nhỏ, không thứ nguyên; A 2, 5 ; A 1, 25 ; A 0, 63 ; A 0, 315 ; A 0,14 : Lượng sót tích lũy trên các sàng kích thước mắt sàng tương ứng 2,5mm; 1,25mm; 0,63mm; 0,315mm; 0,14mm, %.

Lượng sót tích lũy trên sàng kích thước mắt sàng i, là tổng lượng sót riêng trên sàng có kích thước mắt sàng lớn hơn nó và lượng sót riêng bản thân nó. Lượng sót tích lũy ký hiệu là A i , tính bằng phần trăm khối lượng, chính xác tới 0,1%.

Lượng sót riêng trên sàng kích thước mắt sàng i, là hàm lượng khối lượng của - 104 -

phần cốt liệu nằm trên mắt sàng đó so với khối lượng mẫu thử, được xác định sau thời điểm dừng sàng. Lượng sót riêng ký hiệu là a i , tính bằng phần trăm khối lượng, chính xác tới 0,1%.

Mẫu thử được sấy đến khối lượng không đổi và để nguội đến nhiệt độ phòng thí nghiệm. Khối lượng mẫu thử khoảng 1000 gam cốt liệu nhỏ đã qua sàng có kích thước mắt sàng 10mm và 5mm. Xếp chồng từ trên xuống dưới bộ sàng tiêu chuẩn theo thứ tự mắt sàng lớn đến nhỏ như sau: 2,5mm; 1,25mm; 0,63mm; 0,315mm; 0,14mm và đáy sàng. Đổ cốt liệu nhỏ đã cân vào sàng trên cùng (sàng có kích thước mắt sàng 2,5mm) và tiến hành sàng. Thời điểm dừng sàng là khi sàng trong vòng 1 phút mà lượng lọt qua mỗi sàng không lớn hơn 0,1% khối lượng mẫu thử. Có thể dùng máy sàng hoặc lắc bằng tay.

Cát cho bê tông cần đảm bảo yêu cầu kỹ thuật theo TCVN 7570:2006. Cát có mô đun độ lớn M dl = 0,7 ÷ 1,0 có thể sử dụng chế tạo bê tông cấp thấp hơn B15. Cát có mô đun độ lớn M dl = 1,0 ÷ 2,0 1 có thể sử dụng chế tạo bê tông cấp từ B15 đến B25. Cát có mô đun độ lớn M dl = 2,0 ÷ 3,3 có thể sử dụng chế tạo tất cả các cấp bê tông.

Thành phần hạt của cát thiên nhiên hay còn gọi là cát được quy định trong bảng 6.1. Cát dùng để chế tạo các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép thông thường hàm lượng ion Cl − không lớn hơn 0,05% khối lượng và khi dùng trong các kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước hàm lượng ion Cl − không lớn hơn 0,01% khối lượng. Nếu không thỏa, thì phải đạt quy định là hàm lượng ion Cl − trong 1m 3 vữa không được lớn hơn 0,6kg. Cát được sử dụng khi khả năng phản ứng kiềm - silic kiểm tra đảm bảo vô hại. Tạp chất hữu cơ trong cát khi xác định theo phương pháp so màu, không được thẫm hơn màu chuẩn.

Màu chuẩn là màu qui ước dùng để xác định định tính tạp chất hữu cơ trong cốt liệu.

Bảng 6.1. Thành phần hạt của cát Kích thước lỗ sàng

Lượng sót tích lũy trên sàng, % khối lượng Cát thô

Cát mịn

2,5mm

0 ÷ 20

0

1,25mm

15 ÷ 45

0 ÷ 15

0,63mm

35 ÷ 70

0 ÷ 35

0,315mm

65 ÷ 90

5 ÷ 65

0,14mm

90 ÷ 100

65 ÷ 90

Lượng lọt qua 0,14mm, không lớn hơn

10

35

Từ bảng 6.1 thì cát thiên nhiên có mô đun độ lớn của cát thô dao động từ - 105 -

M dl = 2,05 ÷ 3,25 và mô đun độ lớn của cát mịn dao động từ M dl = 0,7 ÷ 2,05 .

Cát nghiền cho bê tông và vữa cần đảm bảo yêu cầu kỹ thuật theo TCVN 9205:2012. Thành phần hạt của cát nghiền, biểu thị qua lượng sót tích lũy trên sàng, nằm trong phạm vi quy định bảng 6.2.

Bảng 6.2. Thành phần hạt của cát nghiền Kích thước lỗ sàng

Lượng sót tích lũy trên sàng, % khối lượng Cát thô

Cát mịn

2,5mm

0 ÷ 25

0

1,25mm

15 ÷ 50

0 ÷ 15

0,63mm

35 ÷ 70

5 ÷ 35

0,315mm

65 ÷ 90

10 ÷ 65

0,14mm

80 ÷ 95

65 ÷ 85

CHÚ THÍCH: Lượng sót riêng trên mỗi sàng không được lớn hơn 45%. Đối với các kết cấu bê tông chịu mài mòn và chịu va đập, hàm lượng hạt lọt qua sàng có kích thước lỗ sàng 0,14mm không được lớn hơn 15%.

Từ bảng 6.2 thì cát nghiền có mô đun độ lớn của cát thô dao động từ

M dl = 1,95 ÷ 3,30 , mô đun độ lớn của cát mịn dao động từ M dl = 0,8 ÷ 2,0 .

6.3.3. Cốt liệu lớn Cốt liệu lớn là hỗn hợp các hạt cốt liệu có kích thước từ 5mm đến 70mm. Cốt liệu lớn có thể là đá dăm, sỏi, sỏi dăm và hỗn hợp từ đá dăm và sỏi hay sỏi dăm.

Cốt liệu lớn cho bê tông cần đảm bảo yêu cầu kỹ thuật theo TCVN 7570:2006.

Thành phần hạt của cốt liệu lớn biểu thị bằng lượng sót tích lũy trên các sàng, cách xác định tương tự như ở mục 6.3.2, được quy định trong bảng 6.3.

Chú ý chiều dày lớp vật liệu đổ vào mỗi sàng không được vượt quá kích thước hạt lớn nhất trong sàng. Khối lượng mẫu thử được quy định trong TCVN 7572-2:2006 phụ thuộc vào kích thước lớn nhất của hạt cốt liệu ( D max ): Khối lượng mẫu thử không nhỏ hơn 5kg với loại cốt liệu lớn có kích thước lớn nhất của hạt cốt liệu lớn là: 10mm hoặc 20mm. Khối lượng mẫu thử không nhỏ hơn 10kg, 30kg, 50kg tương ứng với loại cốt liệu lớn có kích thước lớn nhất của hạt cốt liệu lớn là: 40mm; 70mm; lớn hơn 70mm.

- 106 -

Bảng 6.3. Thành phần hạt của cốt liệu lớn Kích

Lượng sót tích lũy trên sàng, % khối lượng, ứng với kích thước hạt liệu

thước lỗ sàng, mm

nhỏ nhất và lớn nhất, mm.

5 ÷ 10

5 ÷ 20

5 ÷ 40

5 ÷ 70

10 ÷ 40

10 ÷ 70

20 ÷ 70

100

-

-

-

0

-

0

0

70

-

-

0

0 ÷ 10

0

0 ÷ 10

0 ÷ 10

40

-

0

0 ÷ 10

40 ÷ 70

0 ÷ 10

40 ÷ 70

40 ÷ 70

20

0

0 ÷ 10

40 ÷ 70

...

40 ÷ 70

...

90 ÷ 100

10

0 ÷ 10

40 ÷ 70

...

...

90 ÷ 100 90 ÷ 100

5

90 ÷ 100 90 ÷ 100 90 ÷ 100 90 ÷ 100

-

-

-

Trong đó: Kích thước hạt lớn nhất của cốt liệu lớn ký hiệu là D max : Là kích thước danh nghĩa (danh định) tính theo kích thước mắt sàng nhỏ nhất mà không ít hơn 90% khối lượng hạt cốt liệu lọt qua.

Kích thước hạt nhỏ nhất của cốt liệu lớn ký hiệu là D min : Là kích thước danh nghĩa (danh định) tính theo kích thước mắt sàng lớn nhất mà không nhiều hơn 10% khối lượng hạt cốt liệu lọt qua.

D max : Là kích thước hạt lớn nhất của cốt liệu lớn còn gọi là kích thước lớn nhất danh nghĩa của cốt liệu lớn hoặc kích thước lớn nhất danh định của cốt liệu lớn.

D min : Là kích thước hạt nhỏ nhất của cốt liệu lớn hay còn gọi là kích thước nhỏ nhất danh nghĩa của cốt liệu lớn hoặc kích thước nhỏ nhất danh định của cốt liệu lớn.

Hàm lượng bùn, bụi, sét trong cốt liệu lớn không vượt quá: 1,0% khi cấp bê tông cao hơn B30, 2,0% khi cấp bê tông cao hơn B15 đến B30, 3,0% khi cấp bê tông thấp hơn B15. Đá làm cốt liệu lớn cho bê tông phải có cường độ thử trên mẫu đá nguyên khai hoặc mác thông qua giá trị độ nén dập trong xi lanh lớn hơn 1,5 lần khi dùng đá gốc trầm tích, lớn hơn 2 lần khi dùng đá gốc phún xuất, biến chất. Độ hao mòn va đập của cốt liệu lớn thí nghiệm trong máy Los Angeles, không lớn hơn 50% khối lượng. Hàm lượng hạt thoi dẹt là hàm lượng hạt có kích thước cạnh nhỏ nhất nhỏ hơn 1/3 cạnh dài, trong cốt liệu lớn không vượt quá 15% đối với bê tông cấp cao hơn B30 và không vượt quá 35% đối với bê tông cấp B30 và thấp hơn.

Hàm lượng ion Cl − ở bên trong cốt liệu lớn không không vượt quá 0,01% khối lượng. Nếu không thỏa, thì phải đạt quy định là hàm lượng ion Cl − trong 1m 3 vữa không được lớn hơn 0,6kg. Khả năng phản ứng kiềm - silic đối với cốt liệu lớn khi kiểm tra đảm - 107 -

bảo vô hại. Tạp chất hữu cơ trong sỏi khi xác định theo phương pháp so màu, không được thẫm hơn màu chuẩn.

6.3.4. Nước Nước trộn bê tông, trộn vữa theo TCVN 4506:2012 cần có chất lượng thỏa mãn các yêu cầu sau: Không chứa váng dầu hoặc váng mỡ; Lượng tạp chất hữu cơ không lớn hơn 15 miligam trên lít; Độ pH không nhỏ hơn 4 và không lớn hơn 12,5; Không có màu khi dùng cho bê tông và vữa trang trí; Theo mục đích sử dụng, hàm lượng muối hòa tan, lượng ion sufat, lượng ion clo và cặn không tan không được lớn hơn các giá trị quy định trong bảng 6.4.

Bảng 6.4. Hàm lượng tối đa cho phép của muối hòa tan, ion sunfat, ion clorua và cặn không tan trong nước trộn bê tông và vữa Hàm lượng cốt thép tối đa cho phép, mg l Mục đích sử dụng

(Cl )

Cặn không tan

600

350

200

5000

2000

1000

200

10000

2700

3500

300

Muối hòa tan

Ion sunfat

1. Nước trộn bê tông và nước trộn vữa bơm bảo vệ cốt thép cho các kết cấu bê tông cốt thép dự ứng lực trước.

2000

2. Nước trộn bê tông và nước trộn vữa chèn mối nối cho các kết cấu bê tông cốt thép.

3. Nước trộn bê tông cho các kết cấu bê tông không cốt thép. Nước trộn vữa xây dựng và trát.

(SO ) −2 4

Ion clo −

CHÚ THÍCH 1: Khi sử dụng xi măng cao nhôm làm chất kết dính cho bê tông và vữa, nước dùng cho tất cả các phạm vi sử dụng đều phải theo quy định của mục 1.

CHÚ THÍCH 2: Trong trường hợp cần thiết, có thể sử dụng nước có hàm lượng ion clo vượt quá qui định của mục 2 để trộn bê tông cho kết cấu bê tông cốt thép, nếu tổng hàm lượng ion clo trong bê tông không vượt quá 0,6 kg m 3 .

CHÚ THÍCH 3: Trong trường hợp nước dùng để trộn vữa xây, trát các kết cấu có yêu cầu trang trí bề mặt hoặc ở phần kết cấu thường xuyên tiếp xúc ẩm thì hàm lượng ion clo được khống chế không quá 1200 mg l .

- 108 -

6.3.5. Phụ gia 6.3.5.1. Phụ gia hóa học Theo TCVN 8826:2011, phụ gia hóa học là chất được đưa vào mẻ trộn trước hoặc trong quá trình trộn với một liều lượng nhất định, không lớn hơn 5% khối lượng xi măng, nhằm mục đích thay đổi một số tính chất của hỗn hợp bê tông và bê tông.

Một số tác dụng khi dùng các phụ gia hóa học như giảm nước hay tăng dẻo, chậm đông kết, đóng rắn nhanh, ức chế ăn mòn cốt thép, kết nối bê tông cũ và mới.

6.3.5.2. Phụ gia khoáng Theo TCVN 8825:2011, phụ gia khoáng là vật liệu vô cơ hay nhân tạo ở dạng nghiền mịn pha vào bê tông đầm lăn để đạt được chỉ tiêu chất lượng yêu cầu và không ảnh hưởng xấu đến tính chất của bê tông đầm lăn. Phụ gia khoáng được phân thành 2 loại: Phụ gia khoáng hoạt tính và phụ gia đầy. Phụ gia khoáng hoạt tính là phụ gia khoáng pha vào bê tông đầm lăn ở dạng nghiền mịn có hoạt tính puzơlaníc. Phụ gia đầy là phụ gia khoáng ở dạng nghiền mịn pha vào bê tông đầm lăn, chủ yếu để cải thiện thành phần cỡ hạt và cấu trúc của đá xi măng.

Một số phụ gia khoáng được quy định chất lượng sản phẩm khi sử dụng ví dụ như: TCVN 10302:2004, phụ gia hoạt tính tro bay dùng cho bê tông, vữa xây và xi măng; TCVN 8827:2011, phụ gia khoáng hoạt tính cao dùng cho bê tông và vữa như silicafume và tro trấu nghiền mịn; TCVN 11585:2016, xỉ hạt lò cao nghiền mịn dùng cho bê tông và vữa.

6.4. Tính chất cơ bản của hỗn hợp bê tông 6.4.1. Độ sụt của hỗn hợp bê tông nặng Độ sụt, cm, được xác định bằng cách đo chênh lệch chiều cao giữa miệng côn và điểm cao nhất của khối hỗn hợp bê tông sau khi tạo hình trong côn thử và nhấc côn lên.

Phương pháp thử độ sụt của hỗn hợp bê tông nặng xác định theo TCVN 3106:1993. Tiêu chuẩn này quy định phương pháp thử độ sụt của hỗn hợp bê tông nặng có tính dẻo và đủ độ dính kết. Khi dùng côn N1 : d×D×h = (100 ± 2 ) × (200 ± 2) × (300 ± 2)

số liệu được làm tròn tới 0,5cm, chính là độ sụt của hỗn hợp bê tông cần thử. Khi dùng

côn N 2 : d×D×h = (150 ± 2) × (300 ± 2) × (450 ± 2) số liệu đo được phải tính chuyển về kết quả thử theo côn N1 bằng cách nhân với hệ số 0,67. Hỗn hợp bê tông có độ sụt bằng không hoặc dưới 1,0cm được coi như không có tính dẻo.

- 109 -

Hình 6.1. Cách đo độ sụt của hỗn hợp bê tông nặng 6.4.2. Độ cứng của hỗn hợp bê tông nặng Độ cứng của hỗn hợp bê tông được xác định bằng thời gian để đầm phẳng, chặt một khối hỗn hợp bê tông hình nón cụt sau khi tạo hình trong nhớt kế vebe. Phương pháp Vebe thử độ cứng của hỗn hợp bê tông nặng xác định theo TCVN 3107:1993. Độ cứng Vebe tính bằng giây, chính xác tới 1 giây. Nếu thời gian đo nhỏ hơn 5 giây hoặc lớn hơn 30 giây, hỗn hợp bê tông được coi không thích hợp xác định độ cứng theo phương pháp Vebe.

6.4.3. Hàm lượng bọt khí của hỗn hợp bê tông nặng Theo TCXD 191:1996, hàm lượng bọt khí là thể tích bọt khí chứa trong bê tông tươi sau khi đầm, tính bằng phần trăm so với thể tích khối bê tông tươi.

Hàm lượng bọt khí được xác định bằng cách ép nước với áp lực ban đầu là 0,4 daN cm 2 để xác định độ giảm thể tích khí trong hỗn hợp bê tông kết hợp với các thông số kỹ thuật của thiết bị đo và hiệu chỉnh.

Xác định hàm lượng bọt khí của hỗn hợp bê tông nặng theo TCVN 3111:1993.

Theo TCVN 3111:1993 thì thể tích khí trong hỗn hợp bê tông dựa trên chiều cao giảm mực nước là cơ sở xác định.

Xác định hàm lượng bọt khí của hỗn hợp bê tông nặng theo ASTM-C231. Với phương pháp áp suất thì dựa trên lý thuyết cân bằng mật độ khí làm cơ sở xác định.

6.4.4. Thời gian đông kết của hỗn hợp bê tông nặng Theo TCVN 9338:2012, thời gian đông kết của hỗn hợp bê tông nặng là khoảng - 110 -

thời gian, kể từ khi xi măng bắt đầu trộn với nước đến khi hỗn hợp bê tông đạt được cường độ kháng xuyên quy ước.

Thời gian bắt đầu đông kết của hỗn hợp bê tông là khoảng thời gian kể từ khi xi măng bắt đầu trộn với nước đến khi hỗn hợp vữa (được sàng tách ra từ hỗn hợp bê tông) đạt cường độ kháng xuyên tương ứng 3,5MPa. Thời gian kết thúc đông kết của hỗn hợp bê tông là khoảng thời gian kể từ khi xi măng bắt đầu trộn với nước đến khi hỗn hợp vữa (được sàng tách ra từ hỗn hợp bê tông) đạt cường độ kháng xuyên tương ứng 27,6MPa. 6.4.5. Độ chảy loang, thời gian chảy loang của hỗn hợp bê tông tự lèn Theo TCVN 12209:2018 sử dụng côn N1 như trong TCVN 3106:1993, độ chảy loang SF của hỗn hợp bê tông tự lèn, biểu thị bằng minlimet, lấy chính xác đến 5mm, là giá trị trung bình của d max và d vg tính theo công thức:

SF =

d max + d vg 2

(VI.2)

Trong đó: SF: Độ chảy loang của hỗn hợp bê tông tự lèn, mm;

d max : Đường kính lớn nhất, mm; d vg : Đường kính vuông góc với đường kính lớn nhất, mm;

Hình 6.2. Tấm nền Theo TCVN 12209:2018, thời gian chảy loang của hỗn hợp bê tông tự lèn t 500 là thời gian côn được nhấc ra khỏi nền cho đến khi hỗn hợp chảy loang chạm đến vòng tròn đường kính 500mm. t 500 được tính bằng giây, lấy chính xác đến 0,1s.

- 111 -

Yêu cầu về độ chảy loang và độ nhớt theo t 500 của hỗn hợp bê tông tự lèn theo bảng 6.5 và bảng 6.6.

Bảng 6.5. Yêu cầu về độ chảy loang STT

Loại

Mức a , mm

1

SF1

550 ÷ 650

2

SF2

660 ÷ 750

3

SF3

760 ÷ 850

GHI CHÚ:

a

Không áp dụng cho hỗn hợp bê tông tự lèn có D max lớn hơn 40mm

Bảng 6.6. Yêu cầu về độ nhớt theo t 500 STT

Cấp

Mức a , s

1

VS1

550 ÷ 650

2

VS2

660 ÷ 750

GHI CHÚ:

a

Không áp dụng cho hỗn hợp bê tông tự lèn có D max lớn hơn 40mm

6.4.6. Thời gian chảy qua phễu V của hỗn hợp bê tông tự lèn Thời gian chảy qua phễu V, t v , là khoảng thời gian để một khối lượng hỗn hợp bê tông tự lèn quy định chảy hết qua khe hở hẹp, nó chỉ ra khả năng điền đầy của hỗn hợp bê tông tự lèn khi không xảy ra hiện tượng bị chặn và hoặc phân tầng, được xác định theo TCVN 12209:2018. Thời gian chảy qua phễu V của hỗn hợp bê tông tự lèn, t v , biểu thị bằng giây, lấy chính xác đến 0,1 giây.

Yêu cầu về độ nhớt theo t v của hỗn hợp bê tông tự lèn theo bảng 6.7.

Bảng 6.7. Yêu cầu về độ nhớt theo t v STT

Cấp

Mức a , s

1

VF1

550 ÷ 650

2

VF2

660 ÷ 750

GHI CHÚ:

a

Không áp dụng cho hỗn hợp bê tông tự lèn có D max lớn hơn 20mm

6.4.7. Tỉ lệ chảy qua hộp L của hỗn hợp bê tông tự lèn Phương pháp xác định tỉ lệ chảy qua hộp L để khảo sát khả năng chảy qua khe hở của hỗn hợp bê tông tự lèn. Đo chiều cao hỗn hợp bê tông đạt được sau khi chảy qua những khe hở quy định của các thanh thép trong một khoảng cách nhất định. Từ chiều cao này có thể dự đoán khả năng chảy qua hay bị nghẽn của hỗn hợp bê tông tự lèn, được xác - 112 -

định theo TCVN 12209:2018.

Tỉ lệ chảy qua hộp L, PL, biểu thị bằng thông số không thứ nguyên, lấy chính xác đến 0,01.

PL =

(VI.3)

H2 H1

Trong đó: PL: Tỉ lệ chảy qua hộp L của hỗn hợp bê tông tự lèn, không thứ nguyên;

H 1 : Chiều dày trung bình ở phần đứng, mm; H 2 : Chiều dày trung bình ở phần ngang, mm.

Yêu cầu về khả năng chảy qua hộp L của hỗn hợp bê tông tự lèn theo bảng 6.8.

Bảng 6.8. Yêu cầu về khả năng chảy qua hộp L STT

Cấp

Mức a , không thứ nguyên

1

PL1

≥ 0,80 với 2 thanh cốt thép

2

PL2

≥ 0,80 với 3 thanh cốt thép

GHI CHÚ:

a

Không áp dụng cho hỗn hợp bê tông tự lèn có D max lớn hơn 40mm

6.4.8. Độ chảy loang qua vòng J, khả năng chảy qua vòng J của hỗn hợp bê tông tự lèn Độ chảy loang qua vòng J là một phương án khác để xác định khả năng chảy qua khe hở của hỗn hợp bê tông tự lèn. Độ chảy loang theo vòng J cho thấy khả năng biến dạng hạn chế của hỗn hợp bê tông tự lèn do ảnh hưởng gây nghẽn của các thanh cốt thép. Độ chảy loang qua vòng J, SJ, là kết quả trung bình cộng của của d max và d vg tính theo công thức:

SJ =

d max + d vg 2

(VI.4)

Trong đó: SJ: Độ chảy loang qua vòng J của hỗn hợp bê tông tự lèn, mm;

d max : Đường kính lớn nhất, mm; d vg : Đường kính vuông góc với đường kính lớn nhất, mm; Khả năng chảy qua vòng J của hỗn hợp bê tông tự lèn là hiệu số của SF và SJ,

(SF − SJ ) , biểu thị bằng milimet.

Yêu cầu về khả năng chảy qua vòng J của hỗn hợp bê tông tự lèn theo bảng 6.9.

- 113 -

Bảng 6.9. Yêu cầu về khả năng chảy qua vòng J STT

Cấp

Mức a , không thứ nguyên

1

PJ1

≤ 10 với 12 thanh cốt thép

2

PJ2

≤ 10 với 16 thanh cốt thép

GHI CHÚ:

a

Không áp dụng cho hỗn hợp bê tông tự lèn có D max lớn hơn 40mm

6.5. Tính chất cơ bản của bê tông 6.5.1. Cường độ của bê tông nặng 6.5.1.1. Cường độ nén của bê tông nặng *. Đối với mẫu hình hộp vông và hình trụ.

Theo TCVN 3118:1993, cường độ nén của từng viên mẫu bê tông được tính bằng

daN cm 2 , theo công thức: R = α bt ×

(VI.5)

P F

Trong đó: R: Cường độ nén, daN cm 2 ; P: Tải trọng phá hoại, tính bằng daN ; F: Diện tích chịu lực nén của viên mẫu, tính bằng cm 2 ;

α bt : Hệ số tính đổi kết quả thử nén các viên mẫu bê tông kích thước khác viên mẫu chuẩn về cường độ của viên mẫu chuẩn kích thước 150×150×150mm. Lấy giá trị α bt theo bảng 6.10.

Bảng 6.10. Hệ số tính đổi kết quả thử nén α bt Hình dáng và kích thước của mẫu (mm)

Hệ số tính đổi

Mẫu lập phương, a × a × a 100×100×100 150×150×150 200×200×200 300×300×300

0,91 1 1,05 1,1

Mẫu trụ, d × h 71,4×143 và 100×200 150×300 200×400

1,16 1,2 1,24

- 114 -

Chú thích: 1. Không được phép sử dụng các giá trị α bt thấp hơn các giá trị ghi trong bảng này.

2. Cho phép sử dụng các giá trị α bt lớn hơn các giá trị ghi trong bảng này khi α bt được xác định bằng thực nghiệm theo phương pháp ghi ở phụ lục của tiêu chuẩn này.

3. Khi nén các mẫu nửa dầm giá trị hệ số chuyển đổi cũng được lấy như mẫu lập phương cùng tiết diện chịu nén.

Khi thử các mẫu trụ khoan cắt từ các cấu kiện hoặc sản phẩm mà tỉ số chiều cao so với đường kính của chúng nhỏ hơn 2 thì kết quả tính theo công thức và hệ số α bt nhưng được nhân thêm hệ số βbt lấy theo bảng 6.11.

Bảng 6.11. Hệ số β bt H/d

1,9

1,8

1,7

1,6

1,5

1,4

1,3

1,2

1,1

1

β bt

0,99

0,98

0,97

0,95

0,94

0,93

0,92

0,91

0,90

0,89

*. Đối với mẫu hình lăng trụ Mẫu lăng trụ được quy định các loại kích thước theo TCVN 3105:1993.

Theo TCVN 5726:1993, cường độ lăng trụ (R LT ) của từng viên mẫu bê tông được

tính bằng daN cm 2 , theo công thức:

R LT =

(VI.6)

P F

Trong đó:

R LT : Cường độ nén của viên mẫu lăng trụ, daN cm 2 ; P: Tải trọng phá hoại, daN ; F: Diện tích tiết diện chịu nén, tính bằng cm 2 .

Cường độ lăng trụ của bê tông được xác định từ các giá trị của các viên trong tổ mẫu theo điều 4.3 của TCVN 3118:1993.

6.5.1.2. Cường độ kéo khi uốn của bê tông nặng Theo TCVN 3119:1993, cường độ kéo khi uốn của từng viên mẫu dầm bê tông được tính bằng daN cm 2 theo công thức:

R ku = γ bt ×

P×l b × h2

(VI.7)

Trong đó: - 115 -

R ku : Cường độ kéo khi uốn, tính bằng daN cm 2 ; P: Tải trọng uốn gãy mẫu, tính bằng daN; l: Khoảng cách giữa hai gối tựa, tính bằng cm; b: Chiều rộng tiết diện ngang của mẫu, tính bằng cm; h: Chiều cao tiết diện ngang của mẫu, tính bằng cm;

γ bt : Hệ số tính đổi cường độ kéo khi uốn các mẫu kích thước khác dầm chuẩn sang mẫu dầm kích thước chuẩn 150×150×600mm. Hệ số γ bt lấy theo bảng 6.12.

Bảng 6.12. Hệ số tính đổi cường độ kéo khi uốn γ bt Kích thước mẫu dầm (mm)

Hệ số

100×100×400

1,05

150×150×600 200×200×800

1 0,95

Chú thích: 1. Không được phép sử dụng các giá trị γ bt thấp hơn các giá trị ghi ở bảng này.

2. Cho phép sử dụng các giá trị γ bt lớn hơn các giá trị ghi trong bảng này khi được xác định bằng thực nghiệm theo phương pháp như xác định hệ số α bt trong phụ lục của TCVN 3118:1993.

3. Nếu mẫu dầm bị gãy ngoài khoảng một phần ba giữa khẩu độ uốn, thì loại bỏ kết quả của viên mẫu này.

6.5.1.3. Cường độ kéo khi bửa của bê tông nặng Theo TCVN 3120:1993, cường độ kéo khi bửa của từng viên mẫu bê tông được tính bằng daN cm 2 chính xác tới 0,5 daN cm 2 theo công thức:

R kb = δ bt ×

2× P F

(VI.8)

Trong đó:

R kb : Cường độ kéo khi bửa, tính bằng daN cm 2 ; P: Tải trọng bửa đôi mẫu, tính bằng daN; F: Diện tích tiết diện chịu kéo khi bửa của viên mẫu, tính bằng cm 2 ;

δ bt : Hệ số chuẩn đổi cường độ kéo khi bửa từ các viên mẫu kích thước khác viên chuẩn về viên mẫu lập phương kích thước chuẩn 150×150×150mm. Giá trị δ bt được xác định bằng thực nghiệm theo phương pháp như ghi ở phụ lục của TCVN 3118:1993.

- 116 -

6.5.2. Độ chống thấm nước của bê tông nặng, mác chống thấm của bê tông thủy công Theo TCVN 3116:1993, độ chống thấm nước của bê tông được xác định bằng cấp áp lực nước tối đa

(daN cm ) 2

mà ở đó bốn trong sáu viên mẫu thử (d×h =

150mm×150mm) chưa bị nước xuyên qua. Áp lực nước bơm phải tăng dần từng cấp, mỗi cấp 2 daN cm 2 và thời gian giữ mẫu ở một cấp áp lực là 16 giờ. Áp lực đó gọi là mức chống thấm của bê tông ký hiệu bằng B2, B4, B6, B8, B10 và B12. Kết cấu sản phẩm yêu cầu nghiệm thu chống thấm ở tuổi nào thì thử mẫu ở tuổi đó, nhưng không sớm hơn 28 ngày đêm.

Hình 6.3. Mô hình xác định độ chống thấm nước của bê tông nặng.

Theo TCVN 8218:2009, độ chống thấm nước của bê tông thủy công được xác định bằng áp lực nước tối đa tác dụng lên tổ mẫu (gồm 6 mẫu) ở tuổi 28 ngày, mà 4 trong 6 mẫu vẫn chưa bị thấm theo TCVN 3116:1993. Khi công trình hoặc kết cấu công trình chịu áp lực nước thiết kế ở tuổi dài ngày hơn, thì xác định độ chống thấm của bê tông ở tuổi đó (ví dụ ở các tuổi 60, 90 hoặc 180 ngày) theo yêu cầu của cơ quan thiết kế. Nếu xác định độ chống thấm ở tuổi sớm để quy đổi ra tuổi dài ngày, phải có luận chứng tin cậy và được sự đồng ý của cấp có thẩm quyền. Độ chống thấm nước của bê tông thủy công được đặc trưng bởi mác chống thấm (ký hiệu là W) và được phân cấp như bảng 6.13.

Bảng 6.13. Quy định mác chống thấm của bê tông thủy công Mác chống thấm

Áp lực nước tối đa, daN cm 2

W-2

≥2

W-4

≥4

W-6

≥6

W-8

≥8

W-10

≥ 10

W-12

≥ 12 - 117 -

6.5.3. Mác Theo TCVN 6025:1995, mác bê tông trên cơ sở cường độ nén ở tuổi 28 ngày là cường độ đặc trưng biểu thị mác bê tông là giá trị cường độ mà trong tổng các kết quả thử cường độ nén chỉ có 5% số mẫu nằm dưới giá trị bê tông quy định.

Bảng 6.14. Mác bê tông trên cơ sở cường độ nén Mác

Cường độ nén tuổi 28 ngày MPa (N mm 2 )

M10

10,0

M12,5

12,5

M15

15,0

M20

20,0

M25

25,0

M30

30,0

M35

35,0

M40

40,0

M45

45,0

M60

60,0

M80

80,0

Mẫu thử chuẩn có hình dáng khối lập phương 150mm×150mm×150mm với kích thước chính xác quy định trong TCVN 3105:1993 (ISO 1920). Mẫu được chế tạo và bảo dưỡng theo TCVN 3105:1993 (ISO 2736). Điều kiện tiêu chuẩn có nhiệt độ (27 ± 2 ) C o

độ ẩm môi trường bảo dưỡng (95 ÷ 100)% cho đến ngày thử mẫu.

Trường hợp sử dụng các mẫu khối lập phương hoặc trụ kích thước theo TCVN 3105:1993 (ISO 1920 và ISO 2736) thì kết quả thử phải được quy đổi về kích thước mẫu chuẩn theo các hệ số tương ứng quy định trong TCVN 3118:1993.

Các mác bê tông quy định trong bảng 6.14 của TCVN 6025:1995 được xác lập trên cơ sở cường độ nén ở tuổi 28 ngày theo TCVN 3118:1993 (ISO 2736), tính bằng MPa, của mẫu thử khối lập phương 150mm×150mm×150mm.

6.5.4. Cấp độ bền Theo TCVN 5574:2018, cấp độ bền chịu nén của bê tông, B, giá trị được kiểm soát

nhỏ nhất của cường độ chịu nén tức thời, tính bằng megapascan (MPa ) , với xác suất đảm

bảo không dưới 95%, được xác định trên các mẫu lập phương chuẩn đã được chế tạo, dưỡng hộ trong điều kiện tiêu chuẩn và thử nén ở tuổi 28 ngày.

- 118 -

Mẫu lập phương chuẩn để xác định cường độ chịu nén có kích thước (150×150×150)mm. Tương quan giữa cấp độ bền chịu nén và cường độ chịu nén trung bình của bê tông được xác định trên mẫu lập phương chuẩn như trong bảng 6.15.

Bảng 6.15. Cấp độ bền chịu nén và cường độ nén trung bình của mẫu thử chuẩn Cấp độ bền chịu nén

Cường độ nén trung bình của mẫu thử chuẩn,

Cấp độ bền chịu nén

MPa

Cường độ nén trung bình của mẫu thử chuẩn, MPa

B3,5

4,50

B40

51,37

B5

6,42

B45

57,80

B7,5

9,63

B50

64,22

B10

12,84

B55

70,64

B12,5

16,05

B60

77,06

B15

19,27

B70

89,90

B20

25,69

B80

102,75

B25

32,11

B90

115,59

B30

38,53

B100

128,43

B35

44,95

Theo TCVN 5574:2018, cấp độ bền chịu kéo của bê tông, B t , giá trị được kiểm soát nhỏ nhất của cường độ chịu kéo tức thời, tính bằng megapascan (MPa ) , với xác suất đảm bảo không dưới 95%, xác định trên các mẫu thử kéo chuẩn đã được chế tạo, dưỡng hộ trong điều kiện tiêu chuẩn và thử kéo ở tuổi 28 ngày. Mẫu thử chuẩn để xác định

cường độ chịu kéo dọc trục có kích thước tiết diện ngang (150 × 150) mm.

Đối với bê tông nặng mẫu thử chuẩn để xác định cường độ chịu kéo dọc trục có

kích thước (150 × 150 × 600) mm.

Bê tông có cốt liệu chặt và cốt liệu xốp để sản xuất cấu kiện bê tông và bê tông cốt thép, quy định quy tắc và đánh giá các loại độ bền của bê tông gồm có như độ bền nén, kéo dọc trục, kéo khi uốn, khéo khi nứt, theo TCVN 5440:1991.

6.5.5. Mô đun đàn hồi khi nén tĩnh của bê tông nặng Theo TCVN 5726:1993, mô đun đàn hồi khi nén tĩnh (E 0 ) của từng viên mẫu được tính bằng daN cm 2 theo công thức:

- 119 -

E0 =

σ1 − σ 0 ε1 − ε 0

(VI.9)

Trong đó:

σ1 : Ứng suất thử ở khoảng 1/3 cường độ lăng trụ, daN cm 2 ; σ 0 : Ứng suất ban đầu (0,5 daN cm 2 ) , daN cm 2 ;

ε1 : Biến dạng tương đối ở mức ứng suất thử xác định mô đun đàn hồi của bê tông nặng;

ε 0 : Biến dạng tương đối ở mức ứng suất ban đầu xác định mô đun đàn hồi của bê tông nặng.

Mô đun đàn hồi khi nén tĩnh của bê tông được tính từ các giá trị của các viên trong tổ theo điều 4.3 của TCVN 3118:1993.

6.5.6. Hệ số dãn nở nhiệt, hệ số nở ngang, mô đun đàn hồi ngang Theo TCVN 5574:2018, giá trị hệ số biến dạng nhiệt (hệ số dãn nở nhiệt) tuyến tính của bê tông α t.bt khi nhiệt độ biến thiên trong khoảng từ âm 40 o C đến 50 o C . Đối với bê tông nặng, bê tông hạt nhỏ với cốt liệu mịn đặc chắc có giá trị hệ số biến dạng nhiệt (hệ số dãn nở nhiệt) α t.bt = 10 × 10 −6 o C −1 .

Theo TCVN 5574:2018, hệ số biến dạng ngang (hệ số nở ngang, hệ số Poát-xông) của bê tông ν b.P cho phép lấy bằng 0,2. Giá trị mô đun trượt (mô đun đàn hồi ngang) G của bê tông lấy bằng 0,4 × E b .

6.6. Tính toán thành phần bê tông 6.6.1. Khái niệm Theo TCXD 191:1996, thiết kế thành phần bê tông là quá trình tính toán xác định khối lượng các vật liệu và đúc mẫu thử trong phòng thí nghiệm để đạt được bê tông có các tính năng yêu cầu.

Tính toán thành phần bê tông là tìm ra tỉ lệ pha trộn giữa các loại nguyên vật liệu như nước, xi măng, cát, đá hoặc sỏi, và các vật liệu khác sao cho có được loại bê tông đạt chỉ tiêu kỹ thuật và tiết kiệm vật liệu nhất.

Thành phần của bê tông được biểu thị bằng khối lượng các loại vật liệu dùng trong 1m 3 bê tông. Cấp phối tính theo khối lượng của bê tông biểu thị bằng khối lượng các loại

vật liệu dùng trong 1m 3 bê tông trên một đơn vị khối lượng xi măng.

Phương pháp thiết kế thành phần bê tông là “quy hoạch thực nghiệm” hoặc lý - 120 -

thuyết “thể tích tuyệt đối” kết hợp với “kinh nghiệm và thí nghiệm”. Để có được một cấp phối thiết kế cần phối hợp hoặc kết hợp đồng bộ giữa phương pháp thiết kế thành phần bê tông với các tiêu chuẩn quy định về yêu cầu kỹ thuật, yêu cầu bảo vệ chống ăn mòn, tiêu chuẩn thiết kế, tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu, tiêu chuẩn để xác định đánh giá các chỉ tiêu cho hỗn hợp bê tông hoặc bê tông.

Ví dụ để tính toán thành phần bê tông cần biết các thông số tối thiểu như: Thời gian thi công 1 mẻ trộn, nhiệt độ môi trường.

Yêu cầu về hỗn hợp bê tông: Độ sụt, hàm lượng bọt khí, nhiệt độ.

Yêu cầu về bê tông: Cường độ nén, độ chống thấm, môi trường sử dụng, độ pH. Yêu cầu về điều kiện thi công: Dạng kết cấu, kích thước, mật độ cốt thép.

Yêu cầu về công nghệ khác: Vận chuyển bằng máy bơm, dỡ ván khuôn sớm.

Yêu cầu vật liệu chế tạo: Xi măng: Loại xi măng, cường độ thực tế, khối lượng riêng, khối lượng thể tích.

Cốt liệu lớn: Đá dăm (sỏi), thành phần hạt, khối lượng riêng, khối lượng thể tích, độ ẩm.

Cốt liệu nhỏ: Cát, thành phần hạt, khối lượng riêng, khối lượng thể tích, độ ẩm.

Phụ gia: Loại, tác dụng, hàm lượng pha lỏng, hàm lượng sử dụng theo xi măng, khối lượng riêng. Để kiểm tra thành phần hỗn hợp bê tông nặng, theo TCVN 3110:1993 quy định phương pháp phân tích thành phần hỗn hợp bê tông nặng nhằm kiểm tra so sánh khối lượng vật liệu xi măng, cát, đá dăm hoặc sỏi và nước thực tế đã dùng trong 1m 3 bê tông so với khối lượng vật liệu theo thiết kế.

6.6.2. Tính toán sơ bộ thành phần bê tông theo B.I. Bolomay - Skramtaev (Có thể sử dụng phương pháp này cho bê tông xi măng mác: ≤ M40; M45; M60) 6.6.2.1. Chọn độ sụt hỗn hợp bê tông Khi thi công đầm thủ công, độ sụt chọn cao hơn 2 ÷ 3cm so với giá trị bảng 6.16.

Khi đầm bằng phương pháp rung nén, rung va, chọn độ sụt bằng 0 ÷ 1cm hoặc chọn hỗn hợp bê tông có độ cứng Vebe 4 ÷ 8 giây. Độ sụt thích hợp phục vụ một số công nghệ thi công đặc biệt có thể chọn như sau: Cọc khoan nhồi: 14 ÷ 16cm; bê tông bơm; rót; 12 ÷ 18cm tùy vào khoảng cách và chiều cao bơm; rót chèn các khe, hốc, mối nối nhỏ không đầm được: 18 ÷ 22cm.

Khi thời gian thi công kéo dài thêm 30 ÷ 45 phút. Độ sụt có thể chọn cao hơn 2 ÷ 3cm so với giá trị ghi ở bảng 6.16. Khi cần kéo dài thời gian hơn nữa 90 ÷ 120 phút có thể chọn phụ gia chậm đông kết ký hiệu loại B, hóa dẻo chậm đông kết ký hiệu loại D, siêu - 121 -

dẻo chậm đông kết ký hiệu loại G theo TCVN 8826:2011.

Bảng 6.16. Độ sụt cho dạng kết cấu bê tông hoặc công nghệ thi công đặc biệt Độ sụt

Dạng kết cấu hoặc công nghệ thi công đặc biệt

cm

Móng và tường móng bê tông cốt thép

9 ÷ 10

Móng bê tông, giếng chìm, tường phần ngầm

9 ÷ 10

Dầm, tường bê tông cốt thép

11 ÷ 12

Cột

11 ÷ 12

Đường, nền, sàn

9 ÷ 10

Khối lớn

7÷8

Cọc khoan nhồi

14÷ 16

Bê tông bơm, rót, tùy vào khoảng cách và chiều cao bơm

12 ÷ 18

Bê tông chèn các khe, hốc, mối nối nhỏ không đầm được

18 ÷ 22

6.6.2.2. Xác định khối lượng nước * Xác định thể tích nước ban đầu: Thể tích nước trộn ban đầu cần cho 1m 3 bê tông ghi ở bảng 6.17 và bảng 6.18.

Lượng nước này phù hợp với cốt liệu lớn là đá dăm, M dl của cát có giá trị không đổi, xi măng loại PC, lượng xi măng cho 1m 3 bê tông nằm trong khoảng (200 ÷ 400)kg. Khi sử dụng cốt liệu lớn là sỏi, lượng nước tra bảng được giảm đi 10 dm 3 .

Bảng 6.17. Lượng nước trộn ban đầu cần cho 1 mét khối bê tông, dm 3 ( Dmax :10, 20) Kích thước lớn nhất của cốt liệu lớn D max , mm Độ sụt, cm

10

20 Mô đun độ lớn của cát, M dl

1,5 ÷ 2

2,0 ÷ 2,5

2,50 ÷ 3,0

1,5 ÷ 2

2,0 ÷ 2,5

2,50 ÷ 3,0

1÷2

195

190

185

185

180

175

3÷4

205

200

195

195

190

185

5÷6

210

205

200

200

195

190

7÷ 8

215

210

205

205

200

195

9 ÷ 10

220

215

210

210

205

200

11÷12

225

220

215

215

210

205

- 122 -

Bảng 6.18. Lượng nước trộn ban đầu cần cho 1 mét khối bê tông, dm 3 ( Dmax : 40, 70) Kích thước lớn nhất của cốt liệu lớn D max , mm Độ sụt, cm

40

70 Mô đun độ lớn của cát, M dl

1,5 ÷ 2

2,0 ÷ 2,5

2,50 ÷ 3,0

1,5 ÷ 2

2,0 ÷ 2,5

2,50 ÷ 3,0

1÷2

175

170

165

165

160

155

3÷4

185

180

175

175

170

165

5÷6

190

185

180

180

175

170

7÷ 8

195

190

185

185

180

175

9 ÷ 10

200

195

190

190

185

180

11÷12

205

200

195

195

190

185

Khi sử dụng xi măng pooc lăng hỗn hợp, pooc lăng xỉ lượng nước tra bảng được cộng thêm 10 dm 3 . Khi sử dụng xi măng pooc lăng puzơlan lượng nước tra bảng được cộng thêm 15 dm 3 .

Khi sử dụng cát có M dl = 1,0 ÷ 1,4 lượng nước tăng 5 dm 3 . Khi sử dụng cát có

M dl > 3,0 lượng nước giảm 5 dm 3 . * Nên sử dụng phụ gia dẻo hóa, dẻo hóa cao hoặc siêu dẻo để giảm bớt nước trộn.

Mức giảm bớt nước xác định theo đặc tính loại phụ gia dự kiến sử dụng. Sơ bộ có thể lấy: 5 ÷ 10% đối với phụ gia dẻo hóa; 10 ÷ 15% đối với phụ gia dẻo hóa cao; 15 ÷ 20% đối với phụ gia siêu dẻo, thực tế có thể cao hơn 20%. * Chọn lượng nước cho hỗn hợp bê tông có yêu cầu độ sụt cao như sau: Độ sụt hỗn hợp bê tông từ 13 ÷ 16cm: Tra theo dòng 7 ÷ 8 khi sử dụng phụ gia dẻo hóa; Tra theo dòng 5 ÷ 6 khi sử dụng phụ gia dẻo hóa cao; Tra theo dòng 3 ÷ 4 khi sử dụng phụ gia siêu dẻo. Độ sụt hỗn hợp bê tông từ 17 ÷ 22cm: Tra theo dòng 9 ÷ 10 khi sử dụng phụ gia dẻo hóa; Tra theo dòng 7 ÷ 8 khi sử dụng phụ gia dẻo hóa cao; Tra theo dòng 5 ÷ 6 khi sử dụng phụ gia siêu dẻo. * Khối lượng nước ban đầu:

N=

V0N

(VI.10)

ρ v.N

Trong đó: - 123 -

N: Khối lượng nước ban đầu cho 1m 3 bê tông, kg;

V0N : Thể tích nước ban đầu cho 1m 3 bê tông, dm 3 ;

ρ v.N : Khối lượng thể tích của nước, kg dm3 , hay g cm 3 .

6.6.2.3. Tỉ lệ xi măng - nước Theo B.I. Bolomay (Thủy Sỹ) và Skramtaev (Liên Xô):

 X  X   R n,28 Với   = 1,4 ÷ 2,5 :   =  + 0,5 N  N   A CL × R X  X Với   > 2,5 : N

(VI.11)

  X   R n,28 = − 0,5   N   A × R X  1.CL 

(VI.12)

Trong đó: X: Khối lượng xi măng cho 1m 3 bê tông, kg;

R n.28 : Cường độ nén bê tông tuổi 28 ngày, daN cm 2 ; R X : Cường độ xi măng được xác định theo TCVN 6016:2011, daN cm 2 ; A CL và A1.CL : Hệ số chất lượng vật liệu, xét ở bảng 6.19.

Bảng 6.19. Hệ số chất lượng vật liệu cho bê tông sử dụng cát thiên nhiên Hệ số A CL và A1.CL ứng Chất lượng vật liệu

Tốt

Chỉ tiêu đánh giá

Xi măng hoạt tính cao, không trộn phụ gia thủy. Đá sạch, đặc chắc, cường độ cao, cấp

với xi măng thử cường độ theo TCVN 6016:2011

A CL

A1.CL

0,54

0,34

0,5

0,32

0,45

0,29

phối hạt tốt. Cát sạch, M dl = 2,4 ÷ 2,7 .

Trung bình

Xi măng hoạt tính trung bình, pooc lăng hỗn hợp chứa 10 ÷ 15% phụ gia thủy. Cốt liệu phù hợp với quy định của TCVN 7570:2006.

Cát có M dl = 2,0 ÷ 2,4 .

Kém

Xi măng hoạt tính thấp, pooc lăng hỗn hợp chứa trên 15% phụ gia thủy. Cốt liệu đã có một tiêu chí không phù hợp với quy định của TCVN 7570:2006. Cát có M dl < 2,0 .

- 124 -

Đối với bê tông có yêu cầu đạt đồng thời cường độ nén và độ chống thấm, tỉ lệ X/N tính được cần so sánh với các giá trị ghi trên bảng 6.20. Nếu giá trị tính được lớn hơn giá trị X/N ở bảng ứng với độ chống thấm yêu cầu thì lấy theo giá trị tính được. Ngược lại, nếu nhỏ hơn thì lấy theo thì lấy theo giá trị ở bảng 6.20.

Bảng 6.20. Tỉ lệ X/N tối thiểu đối với bê tông chống thấm Độ chống thấm yêu cầu

B2

B4

B6

B8

B10

B12

Tỉ lệ X/N tối thiểu

1,65

1,80

2,00

2,20

2,40

2,50

Đối với bê tông kết cấu sử dụng trong môi trường nước mềm, tỉ lệ X/N tính được cần so sánh với các giá trị ghi trên bảng 6.21. Nếu giá trị tính được lớn hơn giá trị X/N ở bảng thì lấy theo giá trị tính được. Ngược lại, nếu nhỏ hơn thì lấy theo thì lấy theo giá trị của bảng 6.21.

Bảng 6.21. Tỉ lệ X/N tối thiểu cho bê tông kết cấu trong nước mềm Điều kiện làm việc của bê tông kết cấu

X/N tối thiểu

Vùng thay đổi mực nước Có dòng chảy, không có đất hoặc hệ số thấm của đất xung quanh cao

2,2

Có dòng chảy, có đất hoặc hệ số thấm của đất xung quanh thấp

2,1

Không có dòng chảy

2,0 Vùng ngập nước

Có áp lực

2,0

Không có áp lực

1,8

Đối với bê tông kết cấu sử dụng trong môi trường ven biển theo TCVN 9139:2011, tỉ lệ X/N tính được cần so sánh với các giá trị X/N tối thiểu ghi trên bảng 6.22. Nếu giá trị tính được lớn hơn giá trị X/N ở bảng thì lấy theo giá trị tính được. Ngược lại, nếu nhỏ hơn thì lấy theo thì lấy theo giá trị của bảng 6.22.

Bảng 6.22. Tỉ lệ X/N tối thiểu cho bê tông kết cấu trong môi trường ven biển Điều kiện làm việc của bê tông kết cấu

N/X tối đa

X/N tối thiểu

Vùng mực nước biển thay đổi

0,5

2,0

Vùng ngập nước biển

0,55

1,82

Vùng khí quyển biển

0,6

1,67

Với bê tông kết cấu làm việc trong môi trường hóa chất công nghiệp, nước ngầm chứa các chất ăn mòn, tỉ lệ X/N, mác chống thấm, các yêu cầu về chất lượng bê tông trong các loại môi trường xâm thực khống chế theo TCVN 12041:2017.

6.6.2.4. Khối lượng xi măng - 125 -

Khối lượng xi măng cho 1m 3 bê tông được xác định bằng công thức

X X =  × N N

(VI.13)

Trong đó: X: Khối lượng xi măng cho 1m 3 bê tông, kg; N và X/N: Khối lượng nước và tỉ lệ khối lượng xi măng trên nước đã được xác định ở mục 6.6.2.2 và 6.6.2.3.

Khi khối lượng xi măng tính được lớn hơn 400kg, cần hiệu chỉnh lại lượng nước

(1lần). Khối lượng nước hiệu chỉnh bằng công thức (VI.14) hoặc (VI.15) . Sau đó giữ nguyên tỉ lệ X/N tính lại lượng xi măng theo lượng nước đã điều chỉnh bằng công thức

(VI.13) .

Khối lượng phụ gia được tính theo % khối lượng xi măng. Phụ gia sử dụng dạng bột cũng được tính như xi măng để điều chỉnh lượng nước khi X > 400kg trong 1m 3 bê tông. Khi khối lượng xi măng sử dụng trên 400kg trong 1m 3 bê tông lượng nước tra bảng sẽ được điều chỉnh theo nguyên tắc cộng thêm 1kg cho 10kg tăng.

X − 400 10 10 × N − 400 Hoặc: N = 10 − X/N Trong đó:

(VI.14)

N=N+

(VI.15)

X: Khối lượng xi măng cho 1m 3 bê tông, kg; N: Khối lượng nước cho 1m 3 bê tông, kg;

X/N: Tỉ lệ khối lượng xi măng trên nước tính theo (VI.11) hoặc (VI.12) .

6.6.2.5. Khối lượng cốt liệu lớn * Xác định thể tích đặc của xi măng và nước:

VH = X ρ a.X + N ρ a . N

(VI.16)

Trong đó:

VH : Thể tích đặc của xi măng và nước, dm 3 ; X: Khối lượng xi măng, bao gồm xi măng và phụ gia dạng bột, kg; N: Khối lượng nước cho 1m 3 bê tông, bao gồm nước xác định ở mục 6.6.2.2 hoặc ở mục 6.6.2.4 nếu điều chỉnh, kg;

ρ a.X : Khối lượng riêng của xi măng, kg dm3 , hay g cm 3 ; - 126 -

ρ a.N : Khối lượng riêng của nước, kg dm3 , hay g cm 3 . * Xác định hệ số dư vữa: Đối với hỗn hợp bê tông cần độ sụt từ 2 ÷ 12cm, trừ bê tông có yêu cầu cường độ uốn hoặc độ chống thấm nước. Hệ số dư vữa, k d được xác định theo bảng 6.23.

Với các độ sụt khác, điều chỉnh hệ số dư vữa, k d , như sau: Khi bê tông có độ sụt 14 ÷ 18cm hoặc có yêu cầu về độ chống thấm nước hoặc cường độ kéo khi uốn: k d tra bảng cộng thêm 0,10 đối với cát có M dl < 2 ; cộng thêm 0,15 với cát có M dl = 2 ÷ 2,5 ; cộng thêm 0,20 với cát có M dl > 2,5 .

Bảng 6.23. Hệ số dư vữa, kd , dùng cho hỗn hợp bê tông dẻo có độ sụt từ 2 ÷ 12cm, cốt liệu lớn là đá dăm (Nếu dùng sỏi, kd tra bảng cộng thêm 0,06)

VH = X ρ a.X + N ρ a . N , dm 3

Cát,

M dl

225

250

275

300

325

350

375

400

425

450

3,0

1,33

1,38

1,43

1,48

1,52

1,56

1,59

1,62

1,64

1,66

2,75

1,30

1,35

1,40

1,45

1,49

1,53

1,56

1,59

1,61

1,63

2,5

1,26

1,31

1,36

1,41

1,45

1,49

1,52

1,55

1,57

1,59

2,25

1,24

1,29

1,34

1,39

1,43

1,47

1,50

1,53

1,55

1,57

2,0

1,22

1,27

1,32

1,37

1,41

1,45

1,48

1,51

1,53

1,55

1,75

1,14

1,19

1,24

1,29

1,33

1,37

1,40

1,43

1,45

1,47

1,5

1,07

1,12

1,17

1,22

1,26

1,30

1,33

1,36

1,38

1,40

* Xác định độ rỗng cốt liệu lớn:

rD = 1 −

ρ v.D ρ a.D

(VI.17)

Trong đó:

rD : Độ rỗng của cốt liệu lớn;

ρ v.D và ρ a.D : Khối lượng thể tích và khối lượng riêng của cốt liệu lớn, kg dm 3 , hoặc g cm 3 . * Xác định khối lượng cốt liệu lớn: Theo lý thuyết “ thể tích tuyệt đối” nghĩa là tổng thể tích hoàn toàn đặc của các vật liệu trong 1m 3 bê tông bằng 1000 dm 3 .

 X N C D   ρ + ρ + ρ + ρ  = 1000 a.N a.C a.D   a.X

(VI.18) - 127 -

Hệ số dư vữa, k d :

X kd =

+

ρ a.X

N

ρ a.N

rD ×

+

C

ρ a.C

(VI.19)

D

ρ v.D

Từ (VI.18) , (VI.19) và (VI.17) xác định khối lượng cốt liệu lớn:

1000 rD × k d 1 +

(VI.20)

Hoặc: D =

1000 × ρ v.D rD × (k d − 1) + 1

(VI.21)

Hoặc: D =

1000 × ρ v.D × ρ a.D k d × (ρ a.D − ρ v.D ) + ρ v.D

(VI.22)

D=

ρ v.D

ρ a.D

Trong đó: D: Khối lượng cốt liệu lớn trong 1m 3 bê tông, kg;

rD : Độ rỗng của cốt liệu lớn;

ρ v.D và ρ a.D : Khối lượng thể tích và khối lượng riêng của cốt liệu lớn, kg dm 3 hoặc g cm 3 ;

k d : Hệ số dư vữa, xác định bằng cách tra bảng 6.23.

6.6.2.6. Khối lượng cốt liệu nhỏ Khối lượng cốt liệu nhỏ trong 1m 3 bê tông được xác định trên cơ sở tổng thể tích tuyệt đối các vật liệu thành phần bằng 1000 dm 3 bê tông.

 X D N PG  C = ρ a.C × 1000 − − − − ρ a.X ρ a.D ρ a.N ρ a .PG  

(VI.23)

Trong đó: C : Khối lượng cốt liệu nhỏ trong 1m 3 bê tông;

X: Khối lượng xi măng, kg; D: Khối lượng cốt liệu lớn, kg; N: Khối lượng nước trong 1m 3 bê tông, kg; PG: Khối lượng phụ gia, kg;

ρ a.C , ρ a.X , ρ a.D , ρ a.N , ρ a.PG : Khối lượng riêng của cốt liệu nhỏ, xi măng, cốt liệu - 128 -

lớn, nước, phụ gia, kg dm 3 hoặc g cm3 .

6.6.2.7. Cấp phối sơ bộ

C D X : C : D: N = 1:   :   : X X

N   X

(VI.24)

Trong đó: X: Khối lượng xi măng, kg; C: Khối lượng cốt liệu nhỏ, kg; D: Khối lượng cốt liệu lớn, kg; N : Khối lượng nước, kg; PG: Khối lượng phụ gia, kg. Với khối lượng phụ gia được tính theo % khối lượng

xi măng. Khối lượng nước chứa trong phụ gia dạng lỏng được tính vào thành phần nước trộn.

6.6.3. Hệ số sản lượng của bê tông 1000 β= X C D + +

ρ v.X

ρ v.C

(VI.25)

ρ v.D

Trong đó: X, C, D: Khối lượng của xi măng, cốt liệu nhỏ, cốt liệu lớn, kg;

ρ v.X , ρ v.C , ρ v.D : Khối lượng thể tích của xi măng, cốt liệu nhỏ, cốt liệu lớn, kg dm 3 hoặc g cm3 .

6.6.4. Thành phần phối liệu khi hiệu chỉnh độ ẩm của cốt liệu X = X (không hiệu chỉnh)

C w = C × (1 + Wa.C ) D w = D × (1 + Wa.D ) N (H O ) = N − C × Wa.C − D × Wa.D 2

(VI.26) (VI.27) (VI.28) (VI.29)

Trong đó: X, C, D: Khối lượng khô xi măng, cốt liệu nhỏ, cốt liệu lớn, kg;

Wa.C , Wa.D : Độ ẩm của cốt liệu nhỏ, cốt liệu lớn, %; X , C w , D w : Khối lượng xi măng, cốt liệu nhỏ, cốt liệu lớn, đã hiệu chỉnh, kg;

N , N (H O ) : Khối lượng nước trước và sau khi hiệu chỉnh, kg.

2

- 129 -

Ví dụ: Bê tông M60 sử dụng xi măng hỗn hợp PCB40.

Các thông số đầu vào, yêu cầu về bê tông: *. Mác: M60; *. Các tính năng khác: Không; *. Môi trường sử dụng: Thông thường.

Điều kiện thi công: *. Tên và đặc điểm kết cấu: Dầm, cột nhà cao tầng, mật độ cốt thép l min = 60mm ; *. Thời gian thi công 1 mẻ trộn: 40 phút, sử dụng đầm dùi, nhiệt độ môi trường 32 o C ; *. Các yêu cầu công nghệ khác: Trạm trộn cân tự động.

Vật liệu chế tạo: *. Xi măng: PCB40; Cường độ thực tế: 49,2MPa; Khối lượng riêng: ρ a .X = 2,8 g cm 3 ; Khối lượng thể tích: ρ v.X = 1,10 g cm 3 . *. Đá dăm: D max = 10 mm; Khối lượng riêng: ρ a .D = 2,70 g cm 3 ; Khối lượng thể tích xốp:

ρ v.D = 1,54 kg dm 3 ; Độ ẩm đá dăm: Wa .D = 0,2%. *. Cát: Cát thiên nhiên; Mô đun độ lớn M dl = 2,75 ; Khối lượng riêng: ρ a .C = 2,65 g cm 3 ; Khối lượng thể tích xốp: ρ v.C = 1,43 kg dm 3 ; Lượng hạt trên 5mm: 0% (không có); Độ

ẩm cát: Wa .C = 3%. *. Nước sạch: ρ v. N ≈ ρ a . N = 1 g cm 3 = 1 kg dm 3 . *. Phụ gia: Phụ gia hóa học, mức giảm nước 22% (với mức giảm nước này có thể xem phụ gia hóa học là loại siêu dẻo), hàm lượng chất khô 35%, hàm lượng sử dụng cho hiệu quả tốt là 1,8% khối lượng xi măng, khối lượng riêng: ρ a .PG = 1,1 g cm 3 .

Tính toán thành phần Bước 1: Chọn độ sụt Từ mục 6.6.2.2: Độ sụt hỗn hợp bê tông từ 13 ÷ 16cm: Tra theo dòng 3 ÷ 4 khi sử dụng phụ gia siêu dẻo. (Chọn 4cm) Từ mục 6.6.2.1: Khi thời gian thi công kéo dài thêm 30 ÷ 45 phút. Độ sụt có thể chọn cao hơn 2 ÷ 3cm so với giá trị ghi ở bảng 6.16. (Chọn 3cm) Độ sụt để xác định lượng nước là: 4cm + 3cm = 7cm.

Bước 2: Xác định lượng nước Từ mục 6.6.2.2: Với đá dăm có D max = 10 mm; Độ sụt hỗn hợp bê tông 7 ÷ 8cm; - 130 -

Mô đun độ lớn của cát M dl = 2,75 , xác định được lượng nước theo bảng 6.17 là 205 dm 3 .

Do phụ gia giảm được 22% lượng nước nên lượng nước ban đầu là: N = 205 − 0,22 × 205 = 159,9 dm 3 .

Khối lượng nước ban đầu là: N =

V0N

ρ v.N

=

159,9 = 159,9 kg.

1

Bước 3: Xác định tỉ lệ X/N

  60   X   R n,28 = − 0 , 5 = − 0,5     = 3,31  N  0 , 32 × 49 , 2 A × R   X  1.CL  Bước 4: Xác định khối lượng xi măng

X X =   × N = 3,31 × 159,9 = 529,3kg N X = 529,3kg > 400kg, cần tính lại (1 lần) Khối lượng nước ban đầu tính lại là:

N=N+

X − 400 529,3 − 400 = 159,9 + = 172,8kg 10 10

X X =   × N = 3,31 × 172,8 = 571,9kg N Khối lượng phụ gia hóa học: PG = 1,8% × X = 0,018 × 571,9 = 10,3kg.

Hàm lượng chất khô của phụ là 35% nên hàm lượng pha lỏng chiếm 65%, tương

ứng với khối lượng pha lỏng là 65% × PG. Lượng nước trong 1m 3 bê tông là: N = 172,8 – 65% × PG = 172,8 – 0,65 × 10,3 = 166,1kg.

Bước 5: Xác định khối lượng cốt liệu lớn Xác định thể tích đặc của xi măng và nước:

VH = X ρ a.X + N ρ a . N = 571,9 2,8 + 172,8 1 = 377,05 dm 3 Hay VH thuộc khoảng (375 ÷ 400) dm 3 theo bảng bảng 6.23.

Xác định hệ số dư vữa: Từ bảng 6.23: VH =375 dm 3 ; M dl = 2,75 ; Có: k d = 1,56.

Từ bảng 6.23: VH =400 dm 3 ; M dl = 2,75 ; Có: k d = 1,59.

Khi: VH =377,05 dm 3 ; M dl = 2,75 ;

⇒ k d = 1,56 + (1,59 − 1,56 ) ×

(377,05 − 375) (400 − 375)

= 1,5625

Hiệu chỉnh k d : Từ mục 6.6.2.5: Khi bê tông có độ sụt 14 ÷ 18cm hoặc có yêu cầu - 131 -

về độ chống thấm nước hoặc cường độ kéo khi uốn: k d tra bảng cộng thêm 0,20 với cát có

M dl > 2,5 . k d = 1,5625 + 0,20 = 1,7625 D=

1000 × ρ v.D × ρ a.D 1000 × 1,54 × 2,70 = = 1160kg k d × (ρ a.D − ρ v.D ) + ρ v.D 1,7625 × (2,70 − 1,54 ) + 1,54

Bước 6: Xác định khối lượng cốt liệu nhỏ

 X D N PG  C = ρ a.C × 1000 − − − − ρ a.X ρ a.D ρ a.N ρ a .PG   571,9 1160 166,1 10,3   − − − = 505,2kg ⇔ C = 2,65 × 1000 − 2,8 2,7 1 1,1   *. Thành phần vật liệu cho 1 m 3 bê tông Xi măng: X = 571,9kg; Cát thiên nhiên: C = 505,2kg;

Đá dăm: D = 1160kg; Nước: N = 166,1kg; Phụ gia: PG = 10,3kg. *. Xác định cấp phối sơ bộ

 505,2   1160   166,1  X:C:D:N = 1:   :  :  = 1 : 0,8833 : 2,0283 : 0,29  571,9   571,9   571,9  *. Xác định hệ số sản lượng của bê tông

β=

1000 1000 = = 0,615 571,9 505,2 1160 X C D + + + + 1,10 1,43 1,54 ρ v.X ρ v.C ρ v.D

*. Thành phần phối liệu của 1 m 3 bê tông, khi hiệu chỉnh độ ẩm của cốt liệu: Xi măng: X = 571,9kg; Phụ gia: 10,3kg;

Cát thiên nhiên: C w = C × (1 + Wa.C ) = 505,2 × (1 + 0,03) = 520,36kg;

Đá dăm: D w = D × (1 + Wa.D ) = 1160 × (1 + 0,002) = 1162,32kg; Nước (H 2 O ) : N (H O ) = N − C × Wa.C − D × Wa.D 2

⇔ N (H O ) = 166,1 − 505,2 × 0,03 − 1160 × 0,002 = 148,6kg.

2

6.7. Phương pháp xác định cường độ của bê tông 6.7.1. Phương pháp phá hủy - 132 -

6.7.1.1. Xác định cường độ nén của bê tông nặng Theo TCVN 3118:1993, cường độ chịu nén của bê tông được xác định từ các giá trị cường độ nén của các viên trong tổ mẫu bê tông như sau: So sánh các giá trị cường độ nén lớn nhất và nhỏ nhất với cường độ nén của viên mẫu trung bình. Nếu cả hai giá trị đo đều không lệch quá 15% so với cường độ nén của viên mẫu trung bình thì cường độ nén của bê tông được tính bằng trung bình số học của ba kết quả thử trên ba viên mẫu. Nếu một trong hai giá trị đó lệch quá 15% so với cường

độ nén của viên mẫu trung bình thì bỏ cả hai kết quả lớn nhất và nhỏ nhất. Khi đó cường độ nén của bê tông là cường độ nén của một viên mẫu còn lại. Trong trường hợp tổ mẫu chỉ có hai viên thì cường độ nén của bê tông được tính bằng trung bình số học kết quả thử của hai viên mẫu đó.

6.7.1.2. Xác định cường độ kéo khi uốn và cường độ kéo dọc trục của bê tông nặng Theo TCVN 3119:1993, cường độ kéo khi uốn của bê tông được xác định bằng giá trị cường độ trung bình của 3 viên trong nhóm mẫu nếu giá trị lớn nhất và nhỏ nhất không lệch quá 15% so với giá trị của viên trung bình. Nếu một trong hai giá trị trên lệch quá 15% so với viên trung bình thì loại bỏ cả hai kết quả lớn nhất và nhỏ nhất. Khi

đó cường độ kéo khi uốn của bê tông được tính theo giá trị của viên trung bình còn lại.

Khi nhóm mẫu chỉ có 2 dầm, cường độ kéo khi uốn của bê tông được tính bằng trung bình số học kết quả thử của 2 viên dầm đó.

Cường độ kéo dọc trục của của bê tông, R k , được tính theo cường độ kéo khi uốn,

R ku , bằng công thức:

(VI.30)

R k = 0,58 × R ku

6.7.1.3. Xác định cường độ kéo khi bửa của bê tông nặng Theo TCVN 3120:1993, cường độ kéo khi bửa của bê tông là giá trị cường độ trung bình của ba viên trong tổ mẫu nếu giá trị lớn nhất và nhỏ nhất không lệch nhau quá 15% so với giá trị của viên trung bình. Nếu một trong hai giá trị trên lệch quá 15% so với viên trung bình thì loại bỏ cả hai giá trị lớn nhất và nhỏ nhất. Khi đó cường độ kéo khi bửa của bê tông được tính theo giá trị của viên trung bình còn lại. Khi tổ mẫu có hai viên, cường độ kéo khi bửa của bê tông được tính bằng trung bình số học kết quả thử của viên mẫu đó.

6.7.2. Phương pháp phá hủy một phần - 133 -

6.7.2.1. Phương pháp xác định cường độ kéo nhổ Theo TCVN 9490:2012 (ASTM C900 - 06), phương pháp xác định cường độ kéo nhổ của bê tông bằng cách đo lực cần thiết để kéo nhổ chi tiết chèn là thanh kim loại ra khỏi mẫu thử bê tông hoặc kết cấu bê tông. Việc chèn thanh kim loại có thể thực hiện khi đổ hỗn hợp bê tông hoặc khi bê tông đã đóng rắn. Đối với một loại bê tông nhất định và một thiết bị thử nghiệm nhất định, cường độ kéo nhổ có thể liên quan đến kết quả thử cường độ nén. Mối quan hệ về cường độ như vậy phụ thuộc vào cấu hình của chi tiết chèn, kích thước vòng kê, độ sâu của chi tiết chèn và mức độ phát triển cường độ của bê tông. Sử dụng phương pháp này, các mối quan hệ phải được thiết lập cho mỗi hệ thống và mỗi kết hợp mới của vật liệu bê tông. Mối quan hệ như vậy có xu hướng ít biến đổi khi cả mẫu thử kéo nhổ và các mẫu thử nén có kích thước tương tự nhau, được làm chặt đến mật độ tương tự nhau, và bảo dưỡng trong điều kiện tương tự nhau.

6.7.2.2. Phương pháp khoan lấy mẫu Theo TCXDVN 239:2006, tiến hành khoan lấy mẫu từ kết cấu hoặc cấu kiện, gia công mẫu và thí nghiệm theo các quy định nêu trong TCVN 3105:1993, TCVN 3118:1993 (trừ phân tích kết quả) và hướng dẫn liên quan được nêu trong tiêu chuẩn này.

Tỉ lệ của chiều cao và đường kính của mẫu khoan phải nằm trong khoảng từ 1 đến 2.

Chú ý khi xác định cường độ bê tông hiện trường của mẫu khoan theo tiêu chuẩn TCXDVN 239:2006 thì không áp dụng hệ số α bt tính đổi kết quả thử nén trên mẫu trụ về mẫu lập phương chuẩn và hệ số β bt ảnh hưởng của tỉ lệ chiều cao và đường kính mẫu theo công thức của tiêu chuẩn TCVN 3118:1993.

6.7.3. Phương pháp không phá hủy 6.7.3.1. Phương pháp vận tốc xung siêu âm Theo TCVN 9357:2012, việc đo vận tốc siêu âm được dùng để dự đoán cường độ.

Quan hệ giữa vận tốc xung siêu âm và cường độ bị chi phối bởi một số yếu tố bao gồm tuổi, điều kiện dưỡng hộ, điều kiện độ ẩm, tỉ lệ cấp phối, loại cốt liệu và loại xi măng.

Nếu yêu cầu dự đoán cường độ của loại bê tông nào thì cần xây dựng quan hệ giữa cường độ và vận tốc xung còn gọi là đường chuẩn riêng cho loại bê tông đó. Đường chuẩn này được thiết lập bằng thực nghiệm trên cơ sở thí nghiệm một lượng mẫu đủ lớn để bao trùm phạm vi cường độ cần có và đủ độ tin cậy về mặt thống kê. Việc thiết lập đường chuẩn giữa vận tốc xung với cường độ được tiến hành hoặc bằng một trong những phương pháp - 134 -

thí nghiệm được mô tả trong TCVN 3118:1993 hoặc bằng cách thí nghiệm trên kết cấu hay một cấu kiện hoàn chỉnh. Độ tin cậy của đường chuẩn phụ thuộc vào lượng mẫu đại diện cho kết cấu kiểm tra. Để thuận tiện, xây dựng đường chuẩn này bằng cách thí nghiệm các mẫu đúc. Thực nghiệm cho thấy đường chuẩn dựa trên các mẫu đúc cho dự

đoán cường độ thấp hơn so với cường độ thu được từ các mẫu cắt hoặc khoan ở kết cấu.

6.7.3.2. Phương pháp súng bật nẩy Theo TCVN 9334:2012, cường độ bê tông được xác định trên cơ sở xây dựng trước mối quan hệ thực nghiệm giữa cường độ nén của các mẫu bê tông trên máy nén và trị số bật nẩy trung bình trên súng bật nẩy nhận được từ kết quả thí nghiệm trên cùng một mẫu thử.

6.7.3.3. Phương pháp sử dụng kết hợp máy đo siêu âm và súng bật nẩy Theo TCVN 9335:2012, phương pháp xác định cường độ nén dựa trên mối tương quan giữa cường độ nén của bê tông với hai số đo đặc trưng của phương pháp không phá hoại là vận tốc xuyên của siêu âm và độ cứng bề mặt của bê tông qua trị số đo được trên súng thử bê tông loại bật nẩy. Để xác định được cường độ nén của bê tông cần thử, phải có những số liệu kỹ thuật liên quan đến thành phần bê tông như loại xi măng, hàm lượng xi măng sử dụng cho 1 m 3 bê tông, loại cốt liệu lớn và đường kính lớn nhất của nó.

Câu hỏi Câu 1: Các cách phân loại bê tông?

Câu 2: Các nguyên vật liệu có thể sử dụng để sản xuất bê tông?

Câu 3: Các tính chất cơ bản của hỗn hợp bê tông?

Câu 4: Các tính chất cơ bản của bê tông?

Câu 5: Các cách xác định cường độ bê tông?

Câu 6: Sơ bộ cách tính toán thành phần vật liệu và cấp phối bê tông nặng thông thường theo phương pháp của B.I. Bolomay - Skramtaev?

- 135 -

CHƯƠNG VII. VẬT LIỆU VỮA 7.1. Khái niệm Vữa là một loại vật liệu đá nhân tạo, nhận được do sự cứng hóa của hỗn hợp có thể bao gồm chất kết dính, dung môi, cốt liệu nhỏ và phụ gia.

Theo TCVN 3121:1997, hỗn hợp vữa xây dựng là hỗn hợp được chọn một cách hợp lý, trộn đều của chất kết dính vô cơ cốt liệu nhỏ với nước. Trong trường hợp cần thiết có thêm các phụ gia vô cơ hoặc hữu cơ. Vữa là hỗn hợp vữa ở trạng thái đã đông cứng.

Theo 14 TCN 80:2001, hỗn hợp vữa thủy công là hỗn hợp được chọn một cách hợp lý của chất kết dính vô cơ cốt liệu nhỏ (cát) với nước được trộn đều. Trong trường hợp cần thiết có thêm các phụ gia khoáng hoạt tính nghiền mịn hoặc phụ gia hóa học.

Vữa khô trộn sẵn (không co) gốc xi măng, gồm xi măng, cát, và các phụ gia cần thiết, trong đó có phụ gia nở. Vữa này dùng để chèn các vị trí chịu lực, như bu lông neo thiết bị, kết cấu trong các hốc chờ sẵn, neo thép đầu cọc, hốc đài chờ sẵn. Vữa mác cao dùng để láng sàn chịu lực, dùng trong kết cấu vỏ mỏng xi măng - lưới thép và phun lên thành vòm đá sau khi được tạo hình. Vữa bơm dùng để bơm vào ống đặt bó cốt thép đã được căng kéo trong kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước để bịt kín ống và bảo vệ bó cốt thép. Vữa bơm bao gồm xi măng, cát, nước và phụ gia.

Theo TCVN 4314:2003, hỗn hợp vữa xây dựng là hỗn hợp của một hoặc nhiều chất kết dính vô cơ, cốt liệu nhỏ và nước, có thể có hoặc không có phụ gia. Vữa khô trộn sẵn là hỗn hợp của một hoặc nhiều chất kết dính vô cơ, cốt liệu nhỏ, có hoặc không có phụ gia, được trộn sẵn ở trạng thái khô tại các cơ sở sản xuất. Vữa đóng rắn là trạng thái đóng rắn của vữa tươi.

7.2. Phân loại 7.2.1. Vữa xây dựng 7.2.1.1. Phân loại theo khối lượng thể tích Theo TCVN 4314:2003, vữa xây dựng được phân làm hai loại theo khối lượng thể tích ở trạng thái đã đóng rắn là: Vữa thường, có khối lượng thể tích lớn hơn 1500 kg m 3 ; Vữa nhẹ, có khối lượng thể tích không lớn hơn 1500 kg m 3 .

7.2.1.2. Phân loại theo chất kết dính Vữa xây dựng được phân làm bốn loại chính theo chất kết dính sử dụng: Vữa xi măng - cát; Vữa vôi - cát; Vữa xi măng - vôi - cát; Vữa đất sét - xi măng - cát.

7.2.1.3. Phân loại theo mục đích sử dụng - 136 -

Vữa xây dựng được phân làm hai loại theo mục đích sử dụng là: Vữa xây; Vữa hoàn thiện thô và mịn.

7.2.1.4. Phân loại theo mác vữa Vữa xây dựng được phân loại theo mác vữa ký hiệu là M, tính bằng cường độ nén trung bình của mẫu thử sau 28 ngày, đơn vị cường độ tính bằng MPa hoặc

N mm 2 . Vữa gồm các mác sau: M1,0 ; M2,5 ; M5,0 ; M7,5 ; M10; M15; M20; M30.

7.2.2. Vữa thủy công 7.2.2.1. Phân loại theo vị trí của vữa trong công trình Theo 14 TCN 80:2001, dựa vào vị trí ở trong công trình, vữa thủy công được phân theo các loại: Vữa ở bộ phận trên nước; Vữa ở vùng mực nước biến đổi; Vữa ở bộ phận trong đất; Vữa ở bộ phận tiếp xúc với môi trường ăn mòn.

7.2.2.2. Phân loại theo tính chất sử dụng Theo tính chất sử dụng vữa thủy công được phân theo các loại: Vữa xây; Vữa trát; Vữa gắn chèn; Vữa mác cao; Vữa bơm.

7.2.2.3. Phân loại theo khả năng chống thấm nước Theo khả năng chống thấm nước vữa thủy công được phân theo các loại: Vữa chống thấm; Vữa không có yêu cầu chống thấm.

7.2.2.4. Phân loại theo mác vữa Mác vữa thủy công được quy định theo cường độ nén của mẫu vữa ở tuổi 28 ngày được bảo dưỡng trong điều kiện tiêu chuẩn, nhiệt độ 27 ± 2 0 C , độ ẩm môi trường 100%. Vữa thủy công được phân mác như sau: M1,0 ; M2,5; M5,0; M7,5; M10; M15; M20; M30. Trong đó mác vữa ký hiệu là M, các trị số cường độ theo đơn vị MPa hoặc N mm 2 .

7.2.3. Vữa chịu lửa 7.2.3.1. Vữa samốt Theo TCVN 6416:1998, vữa sa mốt đóng cứng trong không khí dùng để lót, xây gạch sa mốt cho các thiết bị nhiệt của các nghành công nghệp.

7.2.3.2. Vữa cao alumin Theo TCVN 7708:2007, vữa cao alumin là các loại vữa có hàm lượng nhôm ôxit không nhỏ hơn 45% theo TCVN 5441:2004, được sử dụng trong các thiết bị nhiệt.

- 137 -

7.2.3.3. Vữa manhêdi Theo TCVN 7709:2007, vữa manhêdi dùng để xây lót gạch chịu lửa kiềm tính trong các lò công nghiệp và thiết bị nhiệt.

7.2.4. Vữa chịu axit Theo TCVN 9034:2011, vữa và bê tông chịu axit được sản xuất trên cơ sở cốt liệu trơ, phụ gia đóng rắn và thủy tinh lỏng.

7.2.5. Vữa cho bê tông nhẹ Theo TCVN 9028:2011, vữa cho bê tông nhẹ là loại vữa trộn sẵn trên cơ sở chất kết dính vô cơ, cốt liệu, nước và có thể có phụ gia hóa học và hoặc phụ gia khoáng. Được dùng làm vữa xây lớp mỏng với mạch vữa có chiều dày khoảng 3 ÷ 5mm và vữa trát cho khối xây sử dụng bê tông nhẹ, bao gồm gạch bê tông bọt, gạch bê tông khí không chưng áp và gạch bê tông khí chưng áp.

7.2.6. Vữa dán gạch Theo TCVN 7899-1:2008, vữa dán gạch gốc xi măng là hỗn hợp chất kết dính thủy, cốt liệu và phụ gia hữu cơ được trộn với nước và phụ gia lỏng ngay trước khi sử dụng.

7.2.7. Vữa xi măng khô trộn sẵn không co Theo TCVN 9204:2012, vữa xi măng khô trộn sẵn không co, còn gọi là vữa xi măng không co, dùng trong xây dựng. Vữa xi măng không co là hỗn hợp khô tự nhiên của xi măng pooclăng hoặc xi măng pooclăng hỗn hợp, cốt liệu nhỏ, chất độn mịn và phụ gia hóa học, khi trộn với nước và trong suốt quá trình đóng rắn không co về thể tích. Vữa xi măng không co được sử dụng để chèn các vị trí chịu lực như: bu lông neo thiết bị, kết cấu trong các hốc chờ sẵn, neo thép đầu cọc, tạo các lớp đệm đỡ thiết bị phía trên các khối bê tông đã đổ trước, các khe giữa các chi tiết kết cấu và các khuyết tật kết cấu.

7.3. Nguyên vật liệu chế tạo vữa xây dựng, vữa thủy công 7.3.1. Chất kết dính Đối với vữa xây dựng: Sử dụng xi măng phải có chất lượng tương ứng từng loại phù hợp theo các tiêu chuẩn quy định. Có thể sử dụng loại xi măng xây trát có chất lượng được quy định theo TCVN 9202:2012 để chế tạo vữa xây và vữa hoàn thiện.

- 138 -

Bảng 7.1. Chọn loại xi măng theo điều kiện kết cấu công trình Điều kiện của kết cấu công trình

Loại xi măng dùng

Kết cấu công trình trên mặt đất hoặc trong đất có độ ẩm thấp.

Xi măng pooc lăng, xi măng pooc lăng xỉ, xi măng pooc lăng hỗn hợp.

Kết cấu công trình trong đất có độ ẩm cao, hoặc bão hòa nước, hoặc kết cấu ở

Xi măng pooc lăng, xi măng pooc lăng puzơlan, xi măng pooc lăng xỉ, xi măng

trong nước.

pooc lăng hỗn hợp.

Kết cấu móng ở trong nước có tính chất ăn mòn, trong nước biển, nước chua phèn.

Xi măng bền sunfat, xi măng pooc lăng puzơlan, xi măng pooc lăng xỉ.

Đường ống, mối chèn, để bịt kín ống và bảo vệ bó cốt thép trong kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước.

Xi măng pha phụ gia nở chống thấm

Vôi canxi có chất lượng phù hợp với TCVN 2231:1989, trong đó vôi nhuyễn phải có khối lượng thể tích lớn hơn 1400 kg m 3 và phải được lọc qua sàng 2,5mm.

Nếu dùng vôi bột hydrat phải sàng qua sàng 2,5mm. Chất kết dính thạch cao nếu sử dụng thuộc loại thạch cao xây dựng. Đối với bê tông (vữa) thủy công: Có thể quan niệm vữa là một loại bê tông không có cốt liệu lớn. Việc chọn loại xi măng phụ thuộc vào điều kiện kết cấu công trình theo bảng 7.1.

7.3.2. Nước Nước trộn vữa cần có chất lượng thỏa mãn các yêu cầu theo TCVN 4506:2012 như yêu cầu sử dụng cho bê tông.

7.3.3. Cốt liệu nhỏ Cát sử dụng cho vữa xi măng thông thường, được quy định theo TCVN 7570:2006. Cát có mô đun độ lớn M dl = 0,7 ÷ 1,5 có thể sử dụng chế tạo vữa xi măng

thông thường mác nhỏ hơn và bằng M5,0. Cát có mô đun độ lớn M dl = 1,5 ÷ 2,0 được sử dụng chế tạo vữa xi măng thông thường mác M7,5. Cát có mô đun độ lớn M dl = 2,0 ÷ 3,3 có thể sử dụng chế tạo tất cả các cấp mác vữa.

Cát dùng để chế tạo vữa xi măng thông thường không được lẫn quá 5% khối lượng các hạt có kích thước lớn hơn 5mm. Cát dùng để chế tạo vữa xi măng thông thường với hàm lượng tạp chất sét cục và các tạp chất dạng cục không lớn 0,5% khối lượng, và hàm lượng bùn, bụi, sét không lớn 10% khối lượng. Cát dùng để chế tạo vữa xi măng thông thường hàm lượng ion Cl − không lớn hơn 0,005% khối lượng và khi - 139 -

dùng vữa bơm vào ống đặt bó cốt thép đã được căng kéo trong kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước hàm lượng ion Cl − không lớn hơn 0,001% khối lượng. Nếu không

thỏa, phải đạt quy định hàm lượng ion Cl − trong 1m 3 vữa không được lớn hơn 0,6kg.

Cát được sử dụng khi khả năng phản ứng kiềm - silic kiểm tra đảm bảo vô hại.

Cát nghiền cho vữa cần đảm bảo yêu cầu kỹ thuật theo TCVN 9205:2012.

7.3.4. Phụ gia Phụ gia sử dụng cho vữa có thể dùng các loại phụ gia như cho bê tông.

7.4. Tính chất cơ bản của hỗn hợp vữa 7.4.1. Độ lưu động của vữa xây dựng bằng phương pháp bàn dằn Theo TCVN 3121-3:2003, quy định phương pháp xác định độ lưu động của vữa tươi theo phương pháp bàn dằn. Nguyên tắc xác định đường kính mẫu vữa sau khi dằn trên bàn dằn theo quy định.

Sử dụng các thiết bị, dụng cụ chính là bàn dằn và khâu hình côn, thước kẹp

caliper. Khâu hình côn có đường kính trong của đáy lớn (100 ± 0,5) mm, của đáy nhỏ

(70 ± 0,5) mm, chiều cao khâu là (60 ± 0,5) mm, chiều dày thành côn không nhỏ hơn

2mm.

Trước khi thử, lau sạch mặt tấm kính, côn, chày bằng vải ẩm. Đặt khâu hình côn lên trên tấm kính vào giữa bàn dằn. Lấy khoảng 1 lít mẫu vữa tươi, cho vào khâu thành hai lớp, mỗi lớp đầm khoảng 10 cái sao cho vữa đầy kín và đồng nhất trong khâu. Khi đầm dùng tay giữ chặt khâu trên bàn dằn. Dùng dao gạt phẳng vữa thừa trên mặt khâu, lau sạch nước và vữa trên mặt kính và xung quanh khâu. Từ từ nhấc khâu lên theo phương thẳng đứng và cho máy dằn 15 cái trong vòng 15 giây. Dùng thước kẹp đo đường kính đáy của khối vữa chảy theo hai chiều vông góc, chính xác tới 1mm.

Kết quả thử là trung bình của hai kết quả đo.

Hình 7.1. Bàn dằn xác định độ lưu động của vữa tươi 7.4.2. Khả năng giữ độ lưu động của vữa xây dựng Theo TCVN 3121-8:2003, quy định phương pháp xác định khả năng giữ độ lưu - 140 -

động của vữa tươi. Nguyên tắc xác định tỷ lệ phần trăm độ lưu động của mẫu vữa tươi trước và sau khi hút chân không ở điều kiện quy định. Với độ lưu động của vữa xác định bằng phương pháp bàn dằn theo TCVN 3121-3:2003.

7.4.3. Thời gian bắt đầu đông kết của vữa xây dựng Theo TCVN 3121-9:2003, quy định phương pháp xác định thời gian bắt đầu đông kết của vữa tươi. Nguyên tắc xác định thời gian bắt đầu đông kết của vữa tươi tính từ khi đổ nước vào hỗn hợp đến khi mẫu vữa chịu được lực đâm xuyên xác định.

Thời gian đông kết, tính bằng phút, kể từ khi các thành phần vật liệu của vữa được

trộn với nước cho đến khi vữa đạt cường độ đâm xuyên là 0,5 N mm 2 .

7.4.4. Độ xuyên côn của vữa thủy công bằng phương pháp xuyên côn Theo 14 TCN 80:2001, độ lưu động của hỗn hợp vữa thể hiện độ dẻo, tính dễ thi công của hỗn hợp vữa. Độ lưu động được biểu thị bằng độ cắm sâu của côn tiêu chuẩn vào hỗn hợp vữa, tính bằng cm gọi là độ xuyên côn.

Hình 7.2. Dụng cụ xuyên côn 7.4.5. Thời gian chảy của vữa thủy công bằng phương pháp dùng phễu chảy Theo 14 TCN 80:2001, phương pháp này được quy định trong tiêu chuẩn ASTM C 939 - 87, được dùng trong phòng thí nghiệm và cả ở hiện trường để xác định thời gian chảy qua phễu chuẩn của một thể tích quy định của vữa lỏng toàn xi măng hoặc có pha cát lọt qua sàng 2,36mm. Thời gian chảy ở đây bằng hoặc nhỏ hơn 35 giây. Đối với vữa lỏng có thời gian chảy lớn hơn 35 giây, nên dùng phương pháp bàn

dằn.

7.4.6. Độ chảy của vữa xi măng khô trộn sẵn không co bằng nhớt kế Suttard Theo TCVN 9204:2012, nhớt kế Suttard gồm một ống trụ bằng đồng hoặc thép

không gỉ và tấm đáy bằng mica hoặc kính. Độ chảy được đánh giá bằng giá trị đường kính xòe của mẫu vữa, tính bằng mm.

7.4.7. Hàm lượng bọt khí trong vữa xi măng - 141 -

Theo TCVN 8876:2012, quy định phương pháp xác định hàm lượng bọt khí trong vữa xi măng. Hàm lượng khí trong vữa được xác định thông qua phép đo khối lượng thực của khối vữa trong một dụng cụ thí nghiệm đã biết thể tích và khối lượng tuyệt đối của vữa thông qua cấp phối vữa và khối lượng riêng của các vật liệu thành phần. Cát sử dụng cho vữa xi măng đó phải có thành phần hóa học phù hợp TCVN 6227:1996, thành phần hạt quy định trong TCVN 8876:2012.

7.5. Các tính chất cơ bản của vữa 7.5.1. Khối lượng thể tích mẫu vữa xây dựng đóng rắn Theo TCVN 3121-10:2003, quy định phương pháp xác định khối lượng thể tích

của vữa đóng rắn. Nguyên tắc xác định tỷ số giữa khối lượng và thể tích của mẫu vữa theo phương pháp đo kích thước hoặc cân thủy tĩnh.

7.5.2. Cường độ uốn và nén của vữa xây dựng đã đóng rắn Theo TCVN 3121-11:2003, quy định phương pháp xác định cường độ uốn và nén của vữa đã đóng rắn. Cường độ uốn của vữa được xác định bằng cách chất tải lên 3 khhối vữa đã đóng rắn ở điều kiện tiêu chẩn cho tới khi mẫu bị phá hủy. Điều kiện

tiêu chuẩn có nhiệt độ (27 ± 2 ) C độ ẩm môi trường bảo dưỡng (95 ÷ 100)% cho đến o

ngày thử mẫu. Cường độ nén được tính từ lực phá hủy lớn nhất và kích thước chịu lực của các mẫu gãy sau khi uốn thử. Diện tích mẫu bị ép được giới hạn bởi tấm nén phẳng, khe hở bề mặt giữa 2 tấm nén không lớn hơn 0,001mm, tiết diện hình vông, cạnh 40mm ± 0,1mm.

7.5.3. Độ hút nước của vữa xây dựng đã đóng rắn Theo TCVN 3121-18:2003, quy định phương pháp xác định độ hút nước cho các loại vữa xây dựng đã đóng rắn. Nguyên tắc ngâm mẫu thử đã được sấy khô và biết

trước khối lượng cho tới khi bão hòa nước. Độ hút nước là tỉ lệ phần trăm khối lượng nước hút vào so với khối lượng mẫu khô.

7.5.4. Khả năng chống thấm, độ chống thấm của vữa thủy công Theo 14 TCN 80:2001, khi dùng máy thấm bê tông, dùng khuôn đúc mẫu vữa hình bánh tròn có đường kính trong bằng 14,5cm, chiều cao bằng (3, 4, 7)cm. Sau khoảng thời gian giữ áp lực quy định ở bảng 7.2, nếu mà cả 6 mẫu không xuất hiện

giọt nước hoặc vết ướt trên mẫu, thì vữa đó có khả năng chống thấm.

Bảng 7.2. Thời gian giữ áp lực quy định Chiều dày mẫu thử , cm

Thời gian giữ mẫu tối thiểu, giờ

Tới 3,5

Tới 4,6

Tới 7,2

24

48

72

- 142 -

Độ chống thấm của vữa ở bộ phận công trình chịu áp lực nước được biểu thị

bằng trị số áp lực lớn nhất để nước không thấm qua mẫu vữa Pv , daN cm 2 , tính theo công thức:

(VII.1)

Pv = K p × Pct Trong đó: Pv : Độ chống thấm của vữa thủy công;

Pct : Áp lực nước tác dụng lên lớp vữa ở mặt ngoài công trình, daN cm 2 ; K p : Hệ số có xét đến điều kiện làm việc của lớp vữa ở mặt ngoài công trình, phụ thuộc vào áp lực nước lên lớp vữa ở công trình và được lấy theo bảng 7.3.

Bảng 7.3. Trị số K p đối với vữa chống thấm Áp lực nước Pct , daN cm 2 Kp

5÷7

3÷5

2÷3

1÷2

<1

Công trình thông thường

1,5

1,6

1,7

1,8

1,8

Công trình quan trọng

1,6

1,7

1,8

1,9

2,0

7.6. Thiết kế cấp phối vữa 7.6.1. Tính toán sơ bộ thành phần vữa 7.6.1.1. Tính toán thành phần vữa xi măng cát và xi măng vôi Theo TCVN 10796:2015 và TCVN 4459:1987, tính khối lượng xi măng dùng cho 1m 3 cát theo công thức:

Xv =

(VII.2)

Rv × 1000 Kv × Rx

Trong đó: X v : Khối lượng xi măng dùng cho 1m 3 cát, kg; R v : Mác vữa cần thiết kế, MPa hoặc N mm 2 ; R X : Cường độ của xi măng MPa hoặc N mm 2 ;

K v : Hệ số chất lượng vật liệu, được tra ở bảng 7.4.

Bảng 7.4. Trị số K v theo loại xi măng và mô đun độ lớn của cát

Loại xi măng

Mô đun độ lớn của cát 0,7 ÷ 1,0 1,1 ÷ 1,3 1,4 ÷ 1,6 1,7 ÷ 2,0 2,0 ÷ 2,2

> 2,2

Xi măng pooc lăng

0,64

0,66

0,71

0,79

0,91

0,96

Xi măng pooc lăng hỗn hợp

0,72

0,74

0,80

0,90

1,04

1,091

Theo TCVN 4459:1987, tính thể tích hồ vôi (có khối lượng thể tích 1400

- 143 -

kg m 3 ) dùng cho 1m 3 cát theo công thức: Vhv = 0,17 × (1 − 0,002 × X v )

(VII.3)

Trong đó: Vhv : Thể tích hồ vôi (1400 kg m 3 ) dùng cho 1m 3 cát, m 3 ; X v : Khối lượng xi măng dùng cho 1m 3 cát tính theo công thức (VII.2) , kg.

7.6.1.2. Tính toán thành phần vữa bơm cho bó thép trong dầm dự ứng lực Theo TCVN 4459:1987, tính khối lượng cát dùng cho 1m 3 vữa bơm:

 X N C v = ρ a .C × 1000 − v − v ρ a .X ρ a . N 

  

(VII.4)

Trong đó: C v : Khối lượng cát dùng cho 1m 3 vữa, kg;

ρ a .C , ρ a .X , ρ a .X : Khối lượng riêng của cát, xi măng, nước, g cm 3 ; N v : Thể tích nước cho 1m 3 vữa, lít; X v : Khối lượng xi măng cho 1m 3 vữa, kg; N v và X v được lấy theo mô đun độ lớn của cát, M dl , ở bảng 7.5.

Bảng 7.5. Thể tích nước và khối lượng xi măng cho 1m 3 vữa

M dl

Xi măng mác 40

Xi măng mác 45

Xi măng mác 50

N v , lít

X v , kg

N v , lít

X v , kg

N v , lít

X v , kg

1,0

350

766

353

712

349

670

1,1

352

751

347

698

343

661

1,2

345

737

342

693

337

643

1,3

340

722

335

672

331

630

1,4

334

708

329

659

325

622

1,5

328

694

323

646

319

607

7.6.1.3. Tra bảng tính sẵn thành phần vữa Theo TCVN 4459:1987, thành phần vữa hỗn hợp tính sẵn ở bảng 7.6.

7.6.2. Thí nghiệm điều chỉnh Kiểm tra tính chất của hỗn hợp vữa để xác định chính xác lượng nước trộn. Đúc mẫu kiểm tra cường độ nén. Đúc mẫu kiểm tra độ chống thấm khi có yêu cầu. Nếu không đạt phải tăng - 144 -

lượng xi măng để vữa đạt yêu cầu chống thấm.

Xác định khối lượng thể tích của hỗn hợp vữa khi có yêu cầu.

Xác định cấp phối vữa.

Nếu có pha phụ gia khoáng nghiền mịn thì nên sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm để xác định thành phần cho vữa.

7.6.3. Biểu thị cấp phối vữa

Cấp phối vữa biểu thị bằng tỉ lệ thể tích (VII.5) hoặc tỉ lệ khối lượng (VII.6) .

VX : VV : VC = 1 :

(VII.5)

VV VC : VX VX

Trong đó: VX , VV , VC , là thể tích tự nhiên của xi măng, vôi và cát, lít.

X v : Vv : C v = 1 :

(VII.6)

Vv C v : Xv Xv

Trong đó: X v , Vv , C v , là khối lượng của xi măng, vôi và cát, kg.

Bảng 7.6. Khối lượng pha trộn 1m 3 vữa hỗn hợp theo mô đun độ lớn của cát

Mô đun độ lớn của cát: M dl = 0,7 ÷ 1,0 Mác xi măng

Vữa mác 25

Vữa mác 50

Vữa mác 75

Xi măng

Vôi

Cát

Xi măng

Vôi

Cát

Xi măng

Vôi

Cát

40

120

235

1350

240

180

1400

351

143

1500

30

150

236

1400

300

145

1386

450

120

1450

20

207

180

1413

422

117

1260

620

0

1390

Mô đun độ lớn của cát: M dl = 1,1 ÷ 1,3 40

103

240

1440

205

187

1400

310

150

1500

30

136

219

1445

263

148

1383

420

90

1490

20

201

190

1400

403

88,5

1300

600

0

1400

Mô đun độ lớn của cát: M dl = 1,31 ÷ 1,50 40

100

240

1450

200

214

1380

303

160

1537

30

125

225

1450

243

160

1390

390

105

1500

20

188

195

1400

358

72

1370

565

0

1435

Mô đun độ lớn của cát: M dl = 1,51 ÷ 2,0 40

85

247

1490

260

202

1420

247

157

1395

30

112

231

1450

211

173

1400

357

128

1511

20

169

202

1430

320

115

1365

511

0

1490

- 145 -

Ví dụ: Thiết kế thành phần vữa mác M10 Yêu cầu: Thiết kế thành phần vữa xi măng - cát mịn mác M10 dùng để xây với các vật liệu sau đây: Xi măng pooc lăng hỗn hợp PCB40, hoạt tính R X = 42,5 Mpa theo phương pháp tiêu chuẩn TCVN6016:2011, khối lượng thể tích xốp của xi măng

ρ v.X = 1100 kg m 3 , cát mịn có mô đun độ lớn M dl = 1,6 .

Bước 1: Tính khối lượng xi măng dùng cho 1m 3 cát Xv =

Rv 10 × 1000 = × 1000 = 294,1kg Kv × Rx 0,8 × 42,5

Trong đó: R v = 10MPa; R X =42,5MPa; K v = 0,8, K v được tra ở bảng 7.4.

Tính thêm hai thành phần với lượng xi măng chênh lệch ± 15% so với khối lượng X v = 249,1 kg, sẽ có 3 thành phần vữa thí nghiệm cho 1 m 3 cát là: Thành phần 1: X v = 294,1 kg; VC = 1m 3 Thành phần 2: X v = 294,1 × 1,15 = 338,2kg; VC = 1m 3 Thành phần 3: X v = 294,1 × 0,85 =250kg; VC = 1m 3

Bước 2: Thí nghiệm điều chỉnh Thí nghiệm 3 thành phần này ứng với khối lượng xi măng cho 0,005 m 3 cát.

Lượng nước đưa vào từ từ tới khi thử độ lưu động, theo phương pháp bàn dằn (TCVN 3121:2003) đạt yêu cầu từ 165mm đến 195mm (theo Bảng 1 của TCVN 4314:2003).

Sau đó dùng hỗn hợp vữa này đúc mẫu cho mỗi thành phần để kiểm tra cường độ theo TCVN 3121:2003. Cường độ nén trung bình của các tổ mẫu ở 28 ngày tuổi như sau: thành phần 1: 12,7MPa; thành phần 2: 14,8MPa; thành phần 3: 9,9MPa. Chọn vữa có thành phần 1 để thi công.

Bước 3: Biểu thị cấp phối vữa Thành phần cấp phối vữa được biểu thị theo thể tích như sau: VX : VC = 1 :

VC VC 1 = 1: = 1: =1:3,74 VX (X v ρ v.X ) (294,1 1100)

Câu hỏi Câu 1: Các loại vữa sử dụng trong xây dựng?

Câu 2: Các nguyên vật liệu có thể sử dụng để sản xuất vữa?

Câu 3: Các tính chất của hỗn hợp vữa?

Câu 4: Các tính chất của vữa?

Câu 5: Các cách xác định mác vữa xây dựng?

Câu 6: Cách tính toán thành phần vật liệu và cấp phối vữa xây dựng?

- 146 -

CHƯƠNG VIII. VẬT LIỆU GỖ XÂY DỰNG 8.1. Khái niệm về vật liệu gỗ Vật liệu gỗ được sử dụng trong xây dựng chủ yếu thu hoạch từ việc trồng rừng và từ các vùng đất với mục đích trồng cây lấy gỗ. Vật liệu gỗ có những ưu điểm như nhẹ, có cường độ khá cao, cách âm, cách nhiệt, và cách điện tốt, dễ gia công, dễ tạo liên kết trong kết cấu gỗ, và có hoa văn màu sắc phong phú.

Từ vật liệu gỗ để sản xuất các sản phẩm mộc chủ yếu như các chi tiết cửa đi, cửa sổ, vách ngăn, ván lát, ốp trang trí cho trần hoặc tường trong nhà. Phần lớn các sản phẩm mộc đều được dùng bên trong nhà hoặc nơi không chịu ảnh hưởng trực tiếp của mưa, nắng. Ngoài ra vật liệu gỗ còn dùng cho kết cấu với nhiều mục đích sử dụng khác nhau.

8.2. Phân loại vật liệu gỗ 8.2.1. Phân loại nhóm gỗ theo tính chất cơ lý Theo TCVN 1072:1971, áp dụng cho các loại gỗ dùng để chịu lực, chủ yếu là trong xây dựng và trong giao thông vận tải. Các loại gỗ được chia thành sáu nhóm theo ứng suất nén dọc, uốn tĩnh, kéo dọc và cắt dọc được quy định trong bảng 8.1.

Bảng 8.1. Quy định ứng suất nén dọc, uốn tĩnh, kéo dọc, cắt dọc cho nhóm gỗ Ứng suất, 105 N m 2

Nhóm Nén dọc

Uốn tĩnh

Kéo dọc

Cắt dọc

I

Từ 6300 trở lên

Từ 1300 trở lên

Từ 1395 trở lên

Từ 125 trở lên

II

525 ÷ 629

1080 ÷ 1299

1165 ÷ 1394

105 ÷ 124

III

440 ÷ 524

900 ÷ 1079

970 ÷ 1164

85 ÷ 104

IV

365 ÷ 439

750 ÷ 899

810 ÷ 969

70 ÷ 84

V

305 ÷ 364

625 ÷ 749

675 ÷ 809

60 ÷ 69

VI

Từ 304 trở xuống

Từ 624 trở xuống

Từ 674 trở xuống Từ 59 trở xuống

Đối với các loại gỗ chưa có số liệu về ứng suất thì tạm thời dựa theo khối lượng thể tích để chia nhóm như bảng 8.2.

Bảng 8.2. Tương quan giữa nhóm gỗ và khối lượng thể tích của gỗ Nhóm Khối lượng thể tích,

g cm3

I Từ 0,86 trở lên

II

III

IV

V

0,73 ÷ 0,85 0,62 ÷ 0,72 0,55 ÷ 0,61 0,50 ÷ 0,54

8.2.2. Phân loại gỗ tròn theo đường kính và chiều dài - 147 -

VI Từ 0,49 trở xuống

Theo TCVN 1073:1971, áp dụng cho gỗ tròn thuộc các loại cây lá rộng, được chia thành bốn hạng theo đường kính và chiều dài như quy định trong bảng 8.3 Bảng 8.3. Quy định đường kính và chiều dài cho gỗ tròn Hạng

Đường kính đầu nhỏ D (cm)

Chiều dài L (m)

I

Từ 25 trở lên

Từ 2,5 trở lên

II

Từ 25 trở lên

1 ≤ L ≤ 2,5

III

10 ≤ D ≤ 25

Từ 2,5 trở lên

IV

10 ≤ D ≤ 25

1 ≤ L ≤ 2,5

8.2.3. Phân loại gỗ tròn theo giới hạn cho phép của khuyết tật Theo TCVN 1074:1971, áp dụng cho gỗ tròn thuộc các loại cây lá rộng quy định trong bảng 8.4.

Bảng 8.4. Quy định giới hạn cho phép của khuyết tật cho gỗ Giới hạn cho phép của khuyết tật Tên khuyết tật

Đối với gỗ hạng I và hạng II Cách tính

Cấp

Cấp

Cấp

chất chất chất lượng lượng lượng A B C

Đối Đối với gỗ với gỗ hạng hạng III

IV

- Mắt có đường kính dưới 3 cm không tính 1. Mắt - Đường kính lớn nhất của mắt so a. Mắt với đường kính cây gỗ ở chỗ đó sống không được quá

10%

Không 30% hạn 10% chế

- Trên 1m dài của thân cây gỗ, số

10%

Không

lượng mắt không được quá

hạn chế

b. Mắt - Trên 1m dài của thân cây gỗ, số bị hư lượng mắt không được quá hỏng, mắt chết và mắt dò

0 cái

- 148 -

2 cái

3 cái

2 cái

2 cái

2. Mục a. Mục trong, mục

- Đường kính phần mục trong, rỗng ruột, mục ruột ở đầu cây gỗ so với đường kính cây gỗ ở chỗ đó không được quá

10%

20%

40%

20%

20%

0%

10%

30%

10%

10%

3 lỗ

Không 20 lỗ hạn 20 lỗ

20 lỗ

ruột và rỗng ruột b. Mục - Chiều dày của mục ngoài ở nơi ngoài mục nhiều nhất so với đường kính cây gỗ ở chỗ đó không được quá - Lỗ mọt có đường kính dưới 3 mm và lỗ mọt ngoài vỏ không tính 3. Lỗ mọt

- Lỗ hà mạch trạch tính như lỗ mọt - Trên 1m dài của thân cây gỗ số lỗ mọt nhiều nhất không được quá

chế - Chiều rộng vết nứt dưới 3 mm không tính.

- Đối với vết nứt dọc và nứt ngô sao, chiều dài vết nứt so với chiều dài cây gỗ không được quá 4. Nứt - Đối với vết nứt vành khăn, trên mặt cắt ngang chiều dài của vòng cung không được quá - Số lượng vết nứt ở đầu cây gỗ không được quá.

10%

20%

30%

10%

10%

Không 1/3 1/2 1/3 1/3 có chu vi chu vi chu vi chu vi

2 vết

Không 4 vết hạn 2 vết

2 vết

chế

5.

Cong

- Chỉ tính với trường hợp cong 1 chiều, cong 2 chiều không chấp nhận.

- Đối với gỗ dài dưới 4m độ cong không được quá - Đối với gỗ dài trên 4m độ cong không được quá.

Trên mặt cắt ngang chênh lệch giữa 6. Thân đường kính nhỏ nhất so với đường dẹt kính lớn nhất không được quá - 149 -

2%

4%

6%

5%

3%

5%

7%

5%

20%

Không Không 40% hạn 30% hạn chế

5%

chế

Chênh lệch đường kính giữa 2 nơi 7. Thót cách nhau 1m trên thân cây gỗ ngọn không được quá

Không Không 2cm/m 5cm/m hạn 5cm/m hạn chế chế

8.2.4. Phân loại gỗ xẻ theo mục đích sử dụng Theo TCVN 1075:1971, áp dụng cho gỗ xẻ dùng trong xây dựng và trong giao thông vận tải, làm công cụ.

Bảng 8.5. Quy định chiều rộng và chiều dày của gỗ xẻ Gỗ Chiều loại dày xẻ Ván

Chiều rộng

10

30 40 50 60 80 100 120 140 160 180 200

15

30 40 50 60 80 100 120 140 160 180 200

20

30 40 50 60 80 100 120 140 160 180 200 220 250 280 320

25

30 40 50 60 80 100 120 140 160 180 200 220 250 280 320

30

30 40 50 60 80 100 120 140 160 180 200 220 250 280 320

40

40 50 60 80 100 120 140 160 180 200 220 250 280 320

50 60 80 100

50 60 80 100

200 220 250 280 320

60 80 100 120

200 220 250 280 320

80 100 120 140 160 100 120 140 160 180

120

120 140 160 180 200

140

140 160 180 200 220

160

160 180 200 220 250

180

180 200 220 250

200

200 220 250

220

220 250 280

250

250 280 320

280

280 320

320

320

Căn cứ theo mục đích sử dụng, gỗ xẻ chia làm 2 loại: - Ván: Có chiều rộng bằng hoặc lớn hơn 3 lần chiều dày; - Hộp: Có chiều rộng nhỏ lớn hơn 3 lần chiều dày.

Căn cứ vào cách pha chế, gỗ xẻ được chia làm 2 loại: - Loại vát cạnh: Gỗ xẻ 2 mặt, gỗ xẻ 3 mặt; - Loại vuông cạnh: Gỗ xẻ 4 mặt.

- 150 -

Chiều rộng và chiều dày của gỗ xẻ theo quy định của TCVN 1075:1971 ở bảng 8.5.

8.3. Tính chất vật lý của gỗ 8.3.1. Khối lượng riêng Khối lượng riêng đối với mọi loại gỗ thường như nhau và giá trị trung bình khoảng là 1,54 g cm 3 .

8.3.2. Độ ẩm Theo TCVN 358:1970, độ ẩm Wa , tính bằng phần trăm, chính xác đến 0,1%,

theo công thức: Wa =

m l+mw − m l+mk × 100 m l+mk − m l

(VIII.1)

Trong đó: Wa : Độ ẩm của mẫu gỗ, %; m l : Khối lượng của lọ, gam; m l + mw : Khối lượng của lọ và mẫu gỗ ẩm bên trong, gam; m l + mk : Khối lượng của lọ và mẫu gỗ khô bên trong, gam.

8.3.3. Khối lượng thể tích Theo TCVN 362:1970, khối lượng thể tích (ρ v.w ) ứng với độ ẩm w , tính bằng

kg m 3 chính xác đến 1 kg m 3 , theo công thức:

ρ v.w =

1000 × m w V0.w

(VIII.2)

Trong đó: m w : Khối lượng mẫu gỗ ứng với trị số độ ẩm w , gam; V0.w : Thể tích mẫu gỗ ứng với trị số độ ẩm w , cm 3 .

Khối lượng thể tích của gỗ ở độ ẩm w phải chuyển về độ ẩm 12% theo công thức sau:

ρ v.12 = ρ v.w × [1 + 0,01× (1 − K 0 ) × (12 − w )]

(VIII.3)

Trong đó:

ρ v.12 : Khối lượng thể tích của gỗ ở độ ẩm 12%; ρ v.w : Khối lượng thể tích của gỗ ở độ ẩm w ; K 0 : Hệ số co rút của mẫu gỗ theo thể tích, %, xác định theo TCVN 361:1970; - 151 -

w : Giá trị độ ẩm của mẫu gỗ lúc thử, tính bằng %.

8.3.4. Độ co rút, hệ số co rút, độ dãn dài Theo TCVN 361:1970, độ co rút sau khi sấy của mỗi mẫu, chính xác đến 0,1%, theo công thức sau đây: Độ co rút của mẫu gỗ theo phương tiếp tuyến: Yt =

a − a1 × 100 a1

(VIII.4)

Độ co rút của mẫu gỗ theo phương xuyên tâm: Yr =

b − b1 × 100 b1

(VIII.5)

Độ co rút của mẫu gỗ theo thể tích: Y0 =

V0.w − V0.k × 100 V0.k

(VIII.6)

Trong đó: a : Kích thước chiều dài của mẫu gỗ đo trước khi sấy, tính bằng mm; b : Kích thước chiều rộng của mẫu gỗ đo trước khi sấy, tính bằng mm; a 1 : Kích thước chiều dài của mẫu gỗ đo sau khi sấy khô, tính bằng mm; b1 : Kích thước chiều rộng của mẫu gỗ đo sau khi sấy khô, tính bằng mm; V0.w : Thể tích mẫu gỗ ứng với trị số độ ẩm w , tính bằng mm 3 ;

V0.k : Thể tích mẫu gỗ khi khô, tính bằng mm 3 .

Theo TCVN 361:1970, hệ số co rút của mẫu được tính bằng %, chính xác đến 0,01%, theo công thức: Hệ số co rút của mẫu gỗ theo phương tiếp tuyến: K t =

Yt w

(VIII.7)

Hệ số co rút của mẫu gỗ theo phương xuyên tâm: K r =

Yr w

(VIII.8)

Y0 w Trong đó w là giá trị độ ẩm của mẫu gỗ lúc thử tính theo %.

Hệ số co rút của mẫu gỗ theo thể tích: K 0 =

(VIII.9)

Theo TCVN 360:1970, độ dãn dài bằng % theo phương tiếp tuyến ε t và phương xuyên tâm ε r , chính xác đến 0,1%, theo công thức:

Độ dãn dài của mẫu gỗ theo phương tiếp tuyến: ε t =

a − a1 × 100 a1

(VIII.10)

Độ dãn dài của mẫu gỗ theo phương xuyên tâm: ε r =

b − b1 × 100 b1

(VIII.11)

Trong đó: a : Kích thước chiều dài mẫu theo phương tiếp tuyến trước khi sấy, mm; - 152 -

a 1 : Kích thước chiều dài mẫu theo phương tiếp tuyến sau khi sấy khô, mm; b : Kích thước chiều rộng mẫu theo phương xuyên tâm trước khi sấy, mm;

b1 : Kích thước chiều rộng mẫu theo phương xuyên tâm sau khi sấy khô, mm.

8.3.5. Độ hút ẩm, độ hút nước

Theo TCVN 359:1970, độ hút ẩm Wa , của mẫu thử là giá trị cực đại của độ ẩm mẫu thử như tối thiểu 30 ngày đêm bão hòa trong hơi dung dịch natri cacbonat, tính bằng % khối lượng, chính xác đến 0,1%, theo công thức: Wa =

m l+mw − m l+mk × 100 m l+mk − m l

(VIII.12)

Trong đó: Wa : Độ hút ẩm của mẫu gỗ, %; m l : Khối lượng của lọ, gam; m l + mk : Khối lượng của lọ và mẫu gỗ khô bên trong, gam; m l + mw : Khối lượng của lọ và mẫu gỗ ẩm bên trong, gam.

Theo TCVN 360:1970, độ hút nước tính bằng %, chính xác đến 0,1% theo công thức: Hp =

m l + mw − m l + mk × 100 m l + mk − m l

(VIII.13)

Trong đó:

H p : Độ hút nước của mẫu gỗ, %; m l : Khối lượng lọ, gam; m l + mk : Khối lượng của lọ và mẫu gỗ khô bên trong, gam; m l + mw : Khối lượng của lọ và mẫu gỗ ẩm bên trong, gam.

8.4. Tính chất cơ học của gỗ 8.4.1. Cường độ nén Theo TCVN 363:1970, quy định phương pháp xác định cường độ nén dọc thớ,

nén ngang thớ và ép cục bộ ngang thớ của gỗ.

Cường độ nén dọc thớ σ w , của gỗ ở độ ẩm w lúc thử được tính bằng Pa, chính xác đến 0,1MPa, theo công thức sau: σw =

(VIII.14)

Pmax a×b

Trong đó: Pmax : Tải trọng cực đại, tính bằng N; - 153 -

a : Kích thước chiều dài mặt cắt ngang của mẫu gỗ, tính bằng m;

b : Kích thước chiều rộng mặt cắt ngang của mẫu gỗ, tính bằng m.

Cường độ nén dọc thớ σ w , phải tính chuyển về độ ẩm 12% với độ chính xác 0,5 MPa, theo công thức sau:

σ12 = σ w × [1 + α w × (w − 12 )]

(VIII.15)

Trong đó: σ12 : Cường độ nén dọc thớ của mẫu gỗ ở độ ẩm 12%, tính bằng Pa; σ w : Cường độ nén dọc thớ của mẫu gỗ ở độ ẩm w , tính bằng Pa;

w : Giá trị độ ẩm của mẫu gỗ lúc thử, tính bằng %; α w : Hệ số hiệu chỉnh độ ẩm của mẫu gỗ, tạm thời lấy bằng 0,04.

Cường độ nén ngang thớ σ wq , của gỗ ở độ ẩm w lúc thử được tính bằng Pa, chính xác đến 0,1MPa, theo công thức sau:

σ wq =

(VIII.16)

P b×h

Trong đó: P : Tải trọng ứng với giới hạn bền quy ước của mẫu gỗ, tính bằng N;

b : Kích thước chiều rộng của mẫu gỗ, tính bằng m; h : Kích thước chiều dài của mẫu gỗ, tính bằng m.

Cường độ nén ngang thớ σ wq , phải tính chuyển về độ ẩm 12% với độ chính xác 0,1 MPa, theo công thức sau:

σ12q = σ wq × [1 + α w × (w − 12 )]

(VIII.17)

Trong đó:

σ12q : Cường độ nén ngang thớ của mẫu gỗ ở độ ẩm 12%, tính bằng Pa; σ wq : Cường độ nén ngang thớ của mẫu gỗ ở độ ẩm w , tính bằng Pa; w : Giá trị độ ẩm của mẫu gỗ lúc thử, tính bằng %;

α w : Hệ số hiệu chỉnh độ ẩm của mẫu gỗ, tạm thời lấy bằng 0,035.

8.4.2. Cường độ kéo Theo TCVN 364:1970, quy định phương pháp xác định cường độ kéo dọc thớ kéo ngang thớ của gỗ.

Cường độ kéo dọc thớ σ w , của gỗ ở độ ẩm w lúc thử được tính bằng Pa chính xác đến 1 Mpa, theo công thức sau:

σw =

(VIII.18)

Pmax b×h

Trong đó: - 154 -

Pmax : Tải trọng cực đại, tính bằng N; b : Chiều rộng trung bình phần làm việc của mẫu gỗ, tính bằng m; h : Bề dày trung bình phần làm việc của mẫu gỗ, tính bằng m.

Cường độ kéo dọc của gỗ σ w , phải chuyển về độ ẩm 12%, với độ chính xác đến 1Mpa theo công thức:

σ12 = σ w × [1 + α w × (w − 12 )]

(VIII.19)

Trong đó:

σ12 : Cường độ kéo dọc của mẫu gỗ ở độ ẩm 12%, tính bằng Pa; σ w : Cường độ kéo dọc của mẫu gỗ ở độ ẩm w , tính bằng Pa; w : Giá trị độ ẩm của mẫu gỗ lúc thử, tính bằng %;

α w : Hệ số hiệu chỉnh độ ẩm của mẫu gỗ, tạm thời lấy bằng 0,015.

Cường độ kéo ngang thớ σ w , của gỗ ở độ ẩm w lúc thử được tính bằng Pa chính xác đến 0,1Mpa, theo công thức sau:

σw =

Pmax b×h

(VIII.20)

Trong đó: Pmax : Tải trọng cực đại, tính bằng N;

b : Chiều rộng trung bình phần làm việc của mẫu gỗ, tính bằng m; h : Chiều dày trung bình phần làm việc của mẫu gỗ, tính bằng m.

Cường độ kéo ngang thớ của gỗ σ w , phải chuyển về độ ẩm 12%, với độ chính xác đến 1MPa theo công thức:

σ12 = σ w × [1 + α w × (w − 12 )]

(VIII.21)

Trong đó:

σ12 : Cường độ kéo ngang thớ của mẫu gỗ ở độ ẩm 12%, tính bằng Pa; σ w : Cường độ kéo ngang thớ của mẫu gỗ ở độ ẩm w , tính bằng Pa; w : Giá trị độ ẩm của mẫu gỗ lúc thử, tính bằng %;

α w : Hệ số hiệu chỉnh độ ẩm của mẫu gỗ, tạm thời lấy bằng 0,01 khi kéo xuyên tâm; 0,025 khi kéo tiếp tuyến.

8.4.3. Cường độ uốn Theo TCVN 365:1970, phương pháp để xác định cường độ của gỗ khi uốn tĩnh.

Cường độ uốn tĩnh σ w , ở độ ẩm w lúc thử được tính bằng Pa chính xác 0,5 MPa theo công thức: Cho máy thử có 1 dao truyền lực: σ w = - 155 -

3 × Pmax × l 2× b× h2

(VIII.22)

Cho máy thử có 2 dao truyền lực: σ w =

Pmax × l b× h2

(VIII.23)

Trong đó: Pmax : Tải trọng phá hoại, tính bằng N; l : Khoảng cách giữa hai gối tựa, bằng 0,24m;

b : Chiều rộng của mẫu gỗ, tính bằng m; h : Chiều cao của mẫu gỗ, tính bằng m.

Cường độ uốn tĩnh σ w , phải chuyển về độ ẩm 12%, với độ chính xác đến 1 MPa theo công thức:

σ12 = σ w × [1 + α w × (w − 12 )]

(VIII.24)

Trong đó:

σ12 : Cường độ uốn tĩnh của mẫu gỗ ở độ ẩm 12%, tính bằng Pa; σ w : Cường độ uốn tĩnh của mẫu gỗ ở độ ẩm w , tính bằng Pa; w : Giá trị độ ẩm của mẫu gỗ lúc thử, tính bằng %;

α w : Hệ số hiệu chỉnh độ ẩm của mẫu gỗ, tạm thời lấy bằng 0,01.

8.4.4. Độ bền uốn va đập Độ bền uốn va đập của gỗ là khả năng chống lại tải trọng va đập tức tải trọng tác dụng lớn đột ngột, có thể xác định năng lượng hấp thụ trong thử va đập bằng thiết bị kiểu con lắc Charpy.

Độ bền uốn va đập của mẫu thử a k.w , ở độ ẩm w tại thời điểm thử, tính bằng

J m 2 , độ chính xác đến 1 kJ m 2 , theo công thức: a k, w =

A k.w S k.w

(IV.25)

Trong đó:

a k.w : Độ bền uốn va đập của mẫu gỗ ở độ ẩm w , (N × m/m 2 ; J m 2 ) ;

A k.w : Công cần thiết để phá hủy tiết diện của mẫu gỗ ở độ ẩm w , (N × m

J;

) hay

S k.w : Tiết diện mẫu gỗ bị phá hủy, (m 2 ) .

Theo TCVN 8048-10:2009, khi cần phải hiệu chỉnh độ bền uốn va đập của

mẫu thử a k.w về độ ẩm 12%, chính xác đến 1 kJ m 2 , áp dụng công thức quy định cho

độ ẩm (12 ± 3)% , như sau:

a k.12 = a k.w × [1 + α w × (w − 12 )]

(IV.26)

Trong đó: - 156 -

a k .12 : Độ bền uốn va đập của mẫu gỗ ở độ ẩm 12%, tính bằng J m 2 ; a k . w : Độ bền uốn va đập của mẫu gỗ ở độ ẩm w , tính bằng J m 2 ;

α w : Hệ số hiệu chỉnh độ ẩm của mẫu gỗ, được xác định qua thực nghiệm. Nếu không có quy định khác có thể áp dụng α w bằng 0,02.

8.4.5. Cường độ trượt và cắt Theo TCVN 367:1970, cường độ trượt dọc thớ τ w , hoặc cường độ trượt ngang thớ τ w , của gỗ ở độ ẩm w lúc thử được tính bằng Pa chính xác đến 0,1Mpa theo công thức sau:

τw =

Pmax b×h

(VIII.27)

Trong đó: Pmax : Tải trọng cực đại, tính bằng N; b : Chiều dày của mẫu gỗ, tính bằng m; h : Chiều cao mặt trượt của mẫu gỗ, tính bằng m.

Cường độ trượt dọc thớ hoặc cường độ ngang thớ, τ w , phải chuyển về độ ẩm 12%, với độ chính xác đến 0,1 MPa theo công thức:

τ12 = τ w × [1 + α w × (w − 12 )]

(VIII.28)

Trong đó:

τ12 : Cường độ trượt của mẫu gỗ ở độ ẩm 12%, tính bằng Pa; τ w : Cường độ trượt của mẫu gỗ ở độ ẩm w , tính bằng Pa; w : Giá trị độ ẩm của mẫu gỗ lúc thử, tính bằng %;

α w : Hệ số hiệu chỉnh độ ẩm của mẫu gỗ, tạm thời lấy bằng 0,03.

Theo TCVN 367:1970, cường độ cắt ngang thớ, τ w , của gỗ ở độ ẩm w lúc thử

được tính bằng Pa chính xác đến 0,1 Mpa theo công thức sau: τw =

Pmax 2× b× h

(VIII.29)

Trong đó: Pmax : Tải trọng cực đại, tính bằng N;

b : Chiều dày của mẫu gỗ, tính bằng m; h : Chiều cao mặt trượt của mẫu gỗ, tính bằng m.

Cường độ cắt ngang thớ τ w , phải chuyển về độ ẩm 12%, với độ chính xác đến 0,1 MPa theo công thức:

τ12 = τ w × [1 + α w × (w − 12 )]

(VIII.30) - 157 -

Trong đó:

τ12 : Cường độ cắt ngang thớ của mẫu gỗ ở độ ẩm 12%, tính bằng Pa; τ w : Cường độ cắt ngang thớ của mẫu gỗ ở độ ẩm w , tính bằng Pa; w : Giá trị độ ẩm của mẫu gỗ lúc thử, tính bằng %;

α w : Hệ số hiệu chỉnh độ ẩm của mẫu gỗ, tạm thời lấy bằng 0,03.

8.4.6. Sức chống tách Theo TCVN 368:1970, sức chống tách S w , của gỗ ở độ ẩm w lúc thử được tính bằng N m chính xác đến 100 N m theo công thức sau: Sw =

Pmax a

(VIII.31)

Trong đó: S w : Sức chống tách của mẫu gỗ, tính bằng N m ; Pmax : Tải trọng cực đại, tính bằng N; a : Chiều dày của mẫu gỗ, tính bằng m.

8.4.7. Độ cứng tĩnh, độ cứng va đập Theo TCVN 369:1970, để xác định độ cứng tĩnh của gỗ dùng máy thử, đầu tác dụng của máy bằng thép hình bán cầu, đường kính bán cầu là 11,28 mm, nén xuống một khoảng sâu là 5,64 mm. Độ cứng tĩnh H T.w , của mỗi mẫu thử ở độ ẩm w tại thời

điểm thử, tính bằng Pa, tải trọng lấy chính xác đến 50N trên cột đo lực của máy. Độ cứng tĩnh H T.w , của gỗ ở độ ẩm w lúc thử được tính bằng Pa. Độ cứng tĩnh H T.w của gỗ phải chuyển về độ ẩm 12% theo công thức:

(VIII.32)

H T.12 = H T.w + α w × (w − 12 ) Trong đó: H T.12 : Độ cứng tĩnh của mẫu gỗ ở độ ẩm 12%, tính bằng Pa; H T.w : Độ cứng tĩnh của mẫu gỗ ở độ ẩm lúc thử w , tính bằng Pa; w : Giá trị độ ẩm của mẫu gỗ lúc thử, tính bằng %;

α w : Hệ số hiệu chỉnh độ ẩm của mẫu gỗ, tạm thời lấy bằng 0,025.

Theo TCVN 369:1970, để xác định độ cứng va đập theo phương xuyên tâm bằng sự va đập của một viên bi thép có khối lượng riêng là 7,8 g cm 3 , đường kính

(25 ± 0,05) mm khi cho bi rơi từ độ cao 500 mm tính từ mặt hòn bi đến mặt mẫu. Độ cứng va đập H VD.w , của gỗ ở độ ẩm w lúc thử được tính bằng J m 2 . Độ cứng va đập H VD.w của gỗ phải chuyển về độ ẩm 12% theo công thức: - 158 -

(VIII.33)

H VD.12 = H VD.w + α w × (w − 12 ) Trong đó: H VD.12 : Độ cứng va đập của mẫu gỗ ở độ ẩm 12%, tính bằng J m 2 ;

H VD.w : Độ cứng va đập của mẫu gỗ ở độ ẩm lúc thử w , tính bằng J m 2 ; w : Giá trị độ ẩm của mẫu gỗ lúc thử, tính bằng %;

α w : Hệ số hiệu chỉnh độ ẩm của mẫu gỗ, tạm thời lấy bằng 0,02.

8.4.8. Mô đun đàn hồi Theo TCVN 370:1970, quy định phương pháp xác định mô đun đàn hồi nén dọc thớ, nén ngang thớ, kéo dọc thớ, kéo ngang thớ của gỗ. Mô đun đàn hồi E w của gỗ ở độ ẩm W lúc thử được tính bằng Pa, chính xác đến 10 2 Mpa theo công thức: Ew =

Pđh × l bđ a × b × ∆l đ h

(VIII.34)

Trong đó: Pđh : Tải trọng xác định mô đun đàn hồi, N; l bđ : Chiều dài ban đầu, m;

∆l đh : Trị số trung bình của biến dạng tuyệt đối ứng với tải trọng Pđh , m; a : Kích thước chiều dài tiết diện ngang của mẫu gỗ, m; b : Kích thước chiều rộng tiết diện ngang của mẫu gỗ, m.

Mô đun đàn hồi E w , phải chuyển về độ ẩm 12%, với độ chính xác đến 1× 10 2 MPa theo công thức:

(VIII.35)

E 12 = E w + α w × (w − 12 )

Trong đó: E 12 : Mô đun đàn hồi của mẫu gỗ ở độ ẩm 12%, Pa; E w : Mô đun đàn hồi của mẫu gỗ ở độ ẩm w , Pa; w : Giá trị độ ẩm của mẫu gỗ lúc thử, tính bằng %;

α w : Hệ số hiệu chỉnh độ ẩm của mẫu gỗ, tạm thời lấy bằng: 1 × 10 2 Mpa khi nén dọc thớ, 25Mpa khi nén ngang thớ, 2 × 10 2 Mpa khi kéo dọc thớ, 25Mpa khi kéo ngang thớ.

8.5. Bảo quản và an toàn sử dụng Với gỗ xẻ phải để nơi khô ráo, thoáng, xếp gỗ trên sàn. Kê tấm nọ cách tấm kia 2 ÷ 3 cm, kê đều và phẳng, sàn cách mặt đất ≥ 50 cm. Sàn đảm bảo khả năng chịu lực với an toàn lao động, và có biện pháp chống những tác động hư hại cho gỗ.

- 159 -

Gỗ có thể bị biến màu vì nấm, bị mục nát do tác dụng thời tiết, bị phá hoại bởi côn trùng. Phòng chống nấm và côn trùng nhằm mục đích kéo dài tuổi thọ của gỗ có thể đạt được bằng cách bảo vệ chúng khỏi bị ẩm nhờ các biện pháp như sơn, ngâm tẩm các chất hóa học. Thường dùng các loại mỡ, sơn hoặc dầu để sơn hoặc quét gỗ khô.

Những chất hóa học dùng để ngâm tẩm là những chất gây độc cho nấm và côn trùng, bền vững không được rửa trôi và phải không độc đối với con người và gia súc. Đối với vật liệu gỗ qua ngâm tẩm, đã qua sử dụng khi tiêu hủy phải không gây độc hại và ô nhiễm môi trường.

Những nguyên tắc chung cho bảo quản gỗ chống lại sự phá hoại của sinh vật và tác động của môi trường được quy định theo TCVN 5505:1991. Các yêu cầu bảo vệ công trình xây dựng phòng chống mối cho công trình xây dựng mới, được quy định trong TCVN 7958:2008. Theo TCVN 2293:1978, quy định yêu cầu chung về an toàn

đối với: Các quy trình công nghệ gia công cơ gỗ; Các gian sản xuất của các xí nghiệp gia công gỗ và việc bố trí các thiết bị sản xuất trong gian đó; Cán bộ, công nhân viên chức trong xí nghiệp; Với việc áp dụng các phương tiện bảo hộ lao động. Thiết bị gia công gỗ, yêu cầu chung về an toàn đối với kết cấu máy quy định theo TCVN 4723:1989.

Câu hỏi Câu 1: Các cách phân loại vật liệu gỗ?

Câu 2: Các tính chất cơ lý của vật liệu gỗ?

Câu 3: Ứng dụng và cách thức bảo quản vật liệu gỗ trong xây dựng?

- 160 -

CHƯƠNG IX. BÊ TÔNG ATPHAN 9.1. Khái niệm Bê tông atphan thường được sử dụng làm lớp phủ mặt đường giao thông và sân bay.

Theo TCXD 191:1996, bê tông atphan là bê tông có chất kết dính là nhựa đường.

Theo tiêu chuẩn ngành 22 TCN 249:1998, hỗn hợp bê tông nhựa được chế tạo bằng các vật liệu đá, cát, bột khoáng (có hoặc không) và nhựa bitum ở trạng thái nóng trong bộ thiết bị của trạm bê tông trộn nhựa có thể được khống chế chặt chẽ theo quy định các tỷ lệ của các thành phần hỗn hợp bê tông nhựa.

Theo TCVN 8819:2011, hỗn hợp bê tông nhựa nóng bao gồm các cốt liệu (đá dăm, cát, bột khoáng) có tỷ lệ phối trộn xác định, được sấy nóng và trộn đều với nhau, sau đó trộn với nhựa đường theo tỷ lệ xác định qua thiết kế. Hỗn hợp bê tông nhựa nóng được chế tạo tại trạm trộn.

9.2. Phân loại 9.2.1. Phân loại theo cỡ hạt lớn nhất danh định của cấp phối đá Theo 22 TCN 249:1998, căn cứ vào cỡ hạt lớn nhất danh định của cấp phối đá bê tông rải nhựa nóng được phân ra 4 loại: Bê tông nhựa hạt nhỏ, bê tông nhựa hạt trung, bê tông nhựa hạt lớn và bê tông nhựa cát.

Theo TCVN 8819:2011, theo kích cỡ hạt lớn nhất danh định của bê tông nhựa chặt, được phân ra 4 loại: Bê tông nhựa chặt có cỡ hạt lớn nhất danh định là 9,5mm (và cỡ hạt lớn nhất là 12,5mm), viết tắt là BTNC 9,5; Bê tông nhựa chặt có cỡ hạt lớn nhất danh định là 12,5mm (và cỡ hạt lớn nhất là 19mm), viết tắt là BTNC 12,5; Bê tông nhựa chặt có cỡ hạt lớn nhất danh định là 19mm (và cỡ hạt lớn nhất là 25mm), viết tắt là BTNC 19; Bê tông nhựa chặt có cỡ hạt lớn nhất danh định là 4,75mm (và cỡ hạt lớn nhất là 9,5mm), viết tắt là BTNC 4,75.

Theo TCVN 8819:2011, theo kích cỡ hạt lớn nhất danh định của bê tông nhựa rỗng, được phân ra 3 loại: Bê tông nhựa rỗng có cỡ hạt lớn nhất danh định là 19mm (và cỡ hạt lớn nhất là 25mm), viết tắt là BTNR 19; Bê tông nhựa rỗng có cỡ hạt lớn nhất danh định là 25mm (và cỡ hạt lớn nhất là 31,5mm), viết tắt là BTNR 25; - 161 -

Bê tông nhựa rỗng có cỡ hạt lớn nhất danh định là 37,5mm (và cỡ hạt lớn nhất là 50mm), viết tắt là BTNR 37,5.

9.2.2. Phân loại theo độ rỗng còn dư Theo 22 TCN 249:1998, độ rỗng còn dư bê tông nhựa được phân ra hai loại: Bê tông nhựa chặt có độ rỗng còn dư từ 3% đến 6% thể tích. Trong thành phần hỗn hợp bắt buộc phải có bột khoáng. Bê tông nhựa rỗng có độ rỗng còn dư từ 6% đến 10% thể tích, và chỉ dùng làm lớp dưới của mặt đường bê tông nhựa hai lớp, hoặc làm lớp móng.

Theo TCVN 8819:2011, theo độ rỗng dư, bê tông nhựa được phân ra hai loại: Bê tông nhựa chặt (viết tắt là BTNC): có độ rỗng dư từ 3% đến 6%, dùng làm lớp mặt trên và lớp mặt dưới. Trong thành phần bắt buộc phải có bột khoáng; Bê tông nhựa rỗng (viết tắt là BTNR): có độ rỗng dư từ 7% đến 12% và chỉ dùng làm lớp móng.

9.2.3. Phân loại theo độ rỗng hỗn hợp cốt liệu khoáng Theo 22 TCN 249:1998, yêu cầu đối với bê tông nhựa chặt rải nóng: Loại I có độ rỗng hỗn hợp cốt liệu khoáng từ (15 ÷ 19 )% ; Loại II có độ rỗng hỗn hợp cốt liệu

khoáng từ (15 ÷ 21)% . Đối với bê tông nhựa rỗng rải nóng, độ rỗng hỗn hợp cốt liệu khoáng không lớn hơn 24%.

TCVN 8819:2011, yêu cầu độ rỗng cốt liệu (tương ứng với độ rỗng dư 4%) ở

bảng 9.5, với loại: BTNC 9,5 ≥ 15%; BTNC 12,5 ≥ 14%; BTNC 19 ≥ 13%; BTNC 4,75 ≥ 17%.

9.3. Nguyên vật liệu chế tạo 9.3.1. Nhựa đường Theo 22 TCN 63:1984, nhựa đường là một loại chất kết dính hữu cơ được dùng trong xây dựng các lớp áo đường dưới 3 hình thức khác nhau: Nhựa đặc; Nhựa lỏng, được chế tạo trong quá trình chưng cất dầu mỏ hoặc từ nhựa đặc pha với dầu; Nhũ tương nhựa đường.

Tùy theo điều kiện chế tạo, nhựa đặc bitum lại được phân nhỏ thành nhiều loại có độ kim lún nằm trong những khoảng khác nhau và nhựa đặc hắc ín thì được phân

nhỏ thành nhiều loại tùy theo khoảng độ nhớt khác nhau.

Tùy theo khả năng đông đặc nhựa lỏng được phân thành ba loại: Đông đặc nhanh; Đông đặc vừa và đông đặc chậm. Mỗi loại lại được phân nhỏ hơn theo độ nhớt khác nhau.

Nhũ tương nhựa đường có hai loại: Nhũ tương nhựa đường thuận và nhũ tương - 162 -

nhựa đường nghịch. Với loại nhũ tương thuận kiềm dính bám tốt với gốc đá vôi, và nhũ tương thuận axit, dính bám tốt với gốc silic. Tùy theo tốc độ phân tách, mỗi loại này được phân nhỏ hơn thành ba loại: Phân tách nhanh, phân tách vừa và phân tách chậm.

Bitum dầu mỏ sử dụng trong xây dựng, có yêu cầu kỹ thuật được TCVN 7493:2005 quy định ở bảng 9.1, phải đồng nhất, không chứa nước và không tạo bọt khí khi gia nhiệt đến 175 o C . Dựa vào độ kim lún bitum được chia thành các mác: 20 - 30; 40 - 50; 60 - 70; 85 - 100; 120 - 150; 200 - 300. Nhựa đường mác 60 - 70 rất thích hợp để chế tạo các loại bê tông nhựa chặt và bê tông nhựa rỗng. Nhựa đường mác 85 - 100 rất thích hợp để chế tạo các loại bê tông nhựa chặt sử dụng đá có cỡ hạt danh định lớn nhất 4,75 mm.

Bảng 9.1. Các chỉ tiêu chất lượng của bitum Mác theo độ kim lún Tên chi tiêu

20 - 30

40 - 50

60 - 70 85 - 100 120-150

200-300

Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max

1. Độ kim lún ở 25 o C , 1mm, 20 5 giây

85 100 120 150 200 300

Phương pháp thử

TCVN 7495:2005

30

40

50

60

70

40

-

80

-

100

-

100

-

100

-

100

-

52

-

49

-

46

-

43

-

39

-

35

-

TCVN 7497:2005

4. Điểm chớp cháy (cốc mở 240

-

232

-

232

-

232

-

230

-

220

-

TCVN 7498:2005

0,2

-

0,5

-

0,5

-

0,8

-

0,8

-

1,0

2. Độ kéo dài ở 25 o C , 5 cm/phút, cm

3. Điểm hóa mềm (dụng cụ vòng và bi

TCVN 7496:2005

), o C

Cleveland), o C 5. Tổn thất khối lượng sau gia nhiệt 5 giờ ở 163 o C , %

- 163 -

TCVN 7499:2005

6. Tỷ lệ độ kim lún sau gia nhiệt 5 giờ

80

-

80

-

75

-

75

-

75

-

70

-

TCVN 7495:2005

7. Độ hòa tan trong 99

-

99

-

99

-

99

-

99

-

99

-

TCVN 7500:2005

ở 163 o C so với ban đầu, %

tricloetylen, % 8. Khối lượng riêng, g cm

TCVN

1,00 ÷ 1,05

3

7501:2005

9. Độ nhớt động học ở

TCVN 7502:2005

Báo cáo

o

135 C ,

mm 2 s 10. Hàm lượng paraphin, %

-

2,2

-

2,2

-

2,2

-

2,2

-

2,2

-

2,2

TCVN 7503:2005

Cấp 3

-

C ấp 3

-

C ấp 3

-

Cấp 3

-

C ấp 3

-

C ấp 3

-

TCVN 7504:2005

khối lượng 11. Độ bám dính với đá

1) Nếu không tiến hành được phép thử ở nhiệt độ 25 o C , cho phép tiến hành phép thử ở nhiệt độ 15 o C .

Nhũ tương nhựa đường axit sử dụng trong xây dựng, có yêu cầu kỹ thuật được TCVN 8817-1:2011 quy định, phải được thí nghiệm trong khoảng thời gian 14 ngày tính từ khi xuất xưởng. Nhũ tương nhựa đường axit phải đồng nhất sau khi được khuấy đều và không xảy ra hiện tượng phân tầng do việc làm lạnh.

Theo TCVN 8816:2011, chất lượng nhũ tương nhựa đường polyme gốc axit dễ bị suy giảm trong quá trình lưu trữ nên cần sớm được sử dụng ngay sau khi sản xuất.

Nhũ tương nhựa đường polyme gốc axit để lưu trong kho sau 1 tháng phải kiểm tra lại chất lượng với các chỉ tiêu quy định trước khi đưa vào sử dụng.

9.3.2. Đá dăm Theo TCVN 8819:2011, đá dăm được nghiền từ đá tảng, đá núi. Không được dùng đá xay từ đá mác nơ, sa thạch sét, diệp thạch sét. Riêng bê tông nhựa rỗng được dùng cuội sỏi nghiền vỡ, nhưng không được quá 20% khối lượng là cuội sỏi gốc silic.

- 164 -

Các chỉ tiêu cơ lý của đá dăm dùng cho bê tông nhựa nóng phải thỏa mãn các yêu cầu quy định trong TCVN 8819:2011 ở bảng 9.2.

Bảng 9.2. Các chỉ tiêu cơ lý quy định cho đá dăm Quy định BTNC Các chỉ tiêu

BTNR Phương pháp thử

Lớp

Lớp

Các

mặt trên

mặt dưới

lớp móng

1. Cường độ nén của đá gốc, MPa - Đá mác ma, biến chất - Đá trầm tích

≥ 100 ≥ 80

≥ 80 ≥ 60

≥ 80 ≥ 60

2. Độ hao mòn khi va đập trong máy Los

≤ 28

≤ 35

≤ 40

TCVN 7572-12:2006

≤ 15

≤ 15

≤ 20

TCVN 7572-13:2006

≤ 15

≤ 15

≤ 15

TCVN 7572-17:2006

-

-

-

-

≤ 14

TCVN 7572-11:2006

≤2

≤2

≤2

TCVN 7572-8:2006

≤ 0,25

≤ 0,25

≤ 0,25

TCVN 7572-8:2006

≥ cấp 3 ≥ cấp 3

≥ cấp 3

TCVN 7504:2005

TCVN 7572-10:2006

Angeles, % 3. Hàm lượng hạt thoi dẹt (tỷ lệ 1 3 )

(* )

,%

4. Hàm lượng hạt mềm yếu, phong hóa, % 5. Hàm lượng hạt cuội sỏi bị đập vỡ (ít nhất 2

≥ 80

TCVN 7572-18:2006

mặt vỡ), % 6. Độ nén dập của cuội sỏi được xay vỡ, % 7. Hàm lượng chung bụi, bùn, sét, % 8. Hàm lượng sét cục, % 9. Độ dính bám của đá với nhựa đường

(** )

, cấp

(* )

: Sử dụng sàng mắt vông với các kích cỡ ≥ 4,75mm để xác định hàm lượng thoi dẹt. (** )

: Trường hợp nguồn đá dăm dự định sử dụng để chế tạo bê tông nhựa có độ dính

bám với nhựa đường nhỏ cấp 3, cần thiết phải xem xét các giải pháp, hoặc sử dụng chất phụ gia tăng khả năng dính bám (xi măng, vôi, phụ gia hóa học) hoặc sử dụng đá dăm từ nguồn khác đảm bảo độ dính bám. Việc lựa chọn giải pháp nào do Tư vấn giám sát quyết định.

- 165 -

9.3.3. Cát Theo TCVN 8819:2011, cát dùng để chế tạo bê tông nhựa là cát thiên nhiên, cát

xay, hoặc hỗn hợp cát thiên nhiên và cát xay. Cát thiên nhiên không được lẫn tạp chất hữu cơ như gỗ, than đá. Cát xay phải được nghiền từ đá có cường độ nén không nhỏ hơn cường độ nén của đá dùng để sản xuất ra đá dăm. Cát sử dụng cho bê tông nhựa cát (BTNC 4,75) phải có hàm lượng nằm giữa hai cỡ sàng 4,75mm - 1,18mm không dưới 18%.

Các chỉ tiêu cơ lý của cát dùng cho bê tông nhựa nóng phải thỏa mãn các yêu cầu quy định trong TCVN 8819:2011 ở bảng 9.3.

Bảng 9.3. Các chỉ tiêu cơ lý quy định cho cát Quy định

Phương pháp thử

1. Mô đun độ lớn

≥2

TCVN 7572-2:2006

2. Hệ số đương lượng cát (ES), % - Cát thiên nhiên - Cát xay

≥ 80 ≥ 50

AASHTO T176

3. Hàm lượng chung bụi, bùn, sét, %

≤3

TCVN 7572-8:2006

≤ 0,5

TCVN 7572-8:2006

Chỉ tiêu

4. Hàm lượng sét cục, % 5. Độ góc cạnh của cát (độ rỗng của cát ở trạng thái chưa đầm nén), % - Bê tông nhựa chặt làm lớp mặt trên - Bê tông nhựa chặt làm lớp mặt dưới

≥ 43 ≥ 40

TCVN 8860-7:2011

9.3.4. Bột khoáng Theo 22 TCN 58:1984, bột khoáng chất dùng để sản xuất bê tông nhựa đường là vật liệu khoáng chất có chứa một hàm lượng nhất định các hạt mịn, hạt có kích cỡ nhỏ hơn 0,071mm.

Về nguồn gốc, có thể chia bột khoáng chất theo 2 loại: Bột khoáng chất do nghiền nhỏ các loại đá vôi, đôlômit, các loại đá gốc kiềm khác từ cấp 2, cấp 3 trở lên hay các vật liệu khác đá ít nhất cũng có cường độ kháng ép từ 200 daN cm 2 trở lên. Đá dùng để nghiền thành bột phải sạch và không chứa quá 5% bụi bẩn và đất sét.

Bột khoáng chất do nghiền nhỏ xỉ lò cao hay bụi phế liệu công nghiệp như bụi của các nhà máy xi măng, khi sản xuất đá dăm, cát xay, bụi tro diệp thạch hay là bột đá của các nham thạch khác.

Về điều kiện tạo thành, có thể chia bột khoáng chất theo 2 loại: Bột khoáng chất do nghiền nhỏ các vật thể rắn không qua nung đốt.

- 166 -

Bột khoáng chất là sản phẩm, thải phẩm công nghiệp đã qua nung đốt.

Theo TCVN 8819:2011, bột khoáng sử dụng làm bê tông nhựa nóng là sản phẩm được nghiền từ đá như đá vôi canxit, đôlômit, có cường độ nén của đá gốc lớn hơn 20MPa, từ xỉ bazơ của lò luyện kim hoặc xi măng. Đá cacbonat dùng để sản xuất bộ khoáng phải sạch, không lẫn các tạp chất hữu cơ, hàm lượng chung bụi bùn sét không quá 5%. Bột khoáng phải khô, tơi, không được vón hòn. Các chỉ tiêu cơ lý của bột khoáng dùng cho bê tông nhựa nóng phải thỏa mãn các yêu cầu quy định trong TCVN 8819:2011 ở bảng 9.4.

Bảng 9.4. Các chỉ tiêu cơ lý quy định cho bột khoáng Chỉ tiêu

Quy định

Phương pháp thử

100

TCVN 7572-2:2006

1. Thành phần hạt (lượng lọt sàng qua các cỡ sàng mắt vông), % - 0,600mm - 0,300mm - 0,075mm

95 ÷ 100 70 ÷ 100

2. Độ ẩm, % 3. Chỉ số dẻo của bột khoáng nghiền từ đá cacbonat, (*) %

≤ 1,0

TCVN 7572-7:2006

≤ 4,0

TCVN 4197:1995

(* )

: Xác định giới hạn chảy theo phương pháp Casagrande. Sử dụng phần bột khoáng lọt qua sàng lưới mắt vuông kích cỡ 0,425mm để thử nghiệm giới hạn chảy, giới hạn dẻo.

9.4. Các quy định về chỉ tiêu cơ lý của bê tông atphan 9.4.1. Các quy định về chỉ tiêu cơ lý của bê tông nhựa chặt rải nóng

- 167 -

Bảng 9.5. Chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu với bê tông nhựa chặt rải nóng Quy định BTNC19; BTNC4,75 Phương pháp thử BTNC12,5; BTNC9,5

Chỉ tiêu

1. Số chày đầm

75×2

50×2

2. Ổn định ở 60 o C , 40 phút, kN

≥ 8,0

≥ 5,5

3. Độ dẻo, mm

2÷4

2÷4

4. Độ ổn định còn lại, %

≥ 75

≥ 75

TCVN 8860-12:2011

5. Độ rỗng dư, %

3÷6

3÷6

TCVN 8860-9:2011

Cỡ hạt danh định lớn nhất 9,5mm

≥ 15

≥ 17

TCVN 8860-10:2011

Cỡ hạt danh định lớn nhất 12,5mm

≥ 14

Cỡ hạt danh định lớn nhất 19mm

≥ 13

TCVN 8860-1:2011

6. Độ rỗng cốt liệu (tương ứng với độ rỗng dư 4%)

(* )

7 . Độ sâu vệt hằn bánh xe (phương pháp HWTD-Hamburg Wheel Tracking Device), 1000 chu kỳ, áp lực

≤ 12,5

AASHTO T 324-04

0,70 MPa, nhiệt độ 50 o C , mm

( ) : Chỉ kiểm tra đối với công trình đặc biệt theo yêu cầu của Chủ đầu tư. Có thể đầm *

tạo mẫu theo phương pháp Mashall cải tiến (TCVN 8860-1:2011) 9.4.2. Các quy định về chỉ tiêu cơ lý của bê tông nhựa rỗng rải nóng Bảng 9.6. Chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu với bê tông nhựa rỗng rải nóng Quy định Chỉ tiêu

1. Số chày đầm

BTNR19; BTNR37,5 (*) BTNR25

Phương pháp thử

50×2

75×2

2. Ổn định ở 60 C , 40 phút, kN

≥ 5,5

≥ 12,5 (**)

3. Độ dẻo, mm

2÷4

3÷6

4. Độ ổn định còn lại, %

≥ 65

≥ 65

TCVN 8860-12:2011

5. Độ rỗng dư, %

7÷ 12

7 ÷ 12

TCVN 8860-9:2011

o

( ) : Thử nghiệm theo phương pháp Mashall cải tiến. ( ) : Thời gian ngâm mẫu là 60 phút. *

**

- 168 -

TCVN 8860-1:2011

9.4.3. Quy định về thành phần cấp phối cỡ hạt của bê tông nhựa rải nóng Theo TCVN 8819:2011, gới hạn về thành phần cấp phối hỗn hợp cốt liệu và phạm vi áp dụng của các loại bê tông nhựa chặt quy định ở bảng 9.7, các loại bê tông

nhựa rỗng quy định ở bảng 9.8.

Bảng 9.7. Cấp phối hỗn hợp cốt liệu bê tông nhựa chặt Quy định

1. Cỡ hạt lớn nhất danh định, mm

BTNC 9,5 BTNC 12,5 BTNC 19 BTNC 4,75

9,5

2. Cỡ sàng mắt vuông, mm

12,5

19

4,75

Lượng lọt qua sàng, % khối lượng

25

-

-

100

-

19

-

100

90 ÷ 100

-

12,5

100

90 ÷ 100

71 ÷ 86

-

9,5

90 ÷ 100

74 ÷ 89

58 ÷ 78

100

4,75

55 ÷ 80

48 ÷ 71

36 ÷ 61

80 ÷ 100

2,36

36 ÷ 63

30 ÷ 55

25 ÷ 45

65 ÷ 82

1,18

25 ÷ 45

21 ÷ 40

17 ÷ 33

45 ÷ 65

0,600

17 ÷ 33

15 ÷ 31

12 ÷ 25

30 ÷ 50

0,300

12 ÷ 25

11 ÷ 22

8 ÷ 17

20 ÷ 36

0,150

9 ÷ 17

8 ÷ 15

6 ÷ 12

15 ÷ 25

0,075

6 ÷ 10

6 ÷ 10

5÷8

8 ÷ 12

5,0 ÷ 6,0

4,8 ÷ 5,8

6,0 ÷ 7,5

4÷5

5÷7

6÷8

3÷5

Lớp mặt trên

Lớp mặt trên hoặc lớp mặt

3. Hàm lượng nhựa đường tham khảo, % khối lượng hỗn hợp bê tông 5,2 ÷ 6,2 nhựa 4. Chiều dày lớp bê tông nhựa hợp lý (sau khi lu lèn), cm 5. Phạm vi nên áp dụng

dưới

- 169 -

Lớp mặt Vỉa hè, làn dưới dành cho xe đạp, xe thô sơ

Bảng 9.8. Cấp phối hỗn hợp cốt liệu bê tông nhựa rỗng Quy định

BTNR 19 BTNR 25 BTNR37,5

1. Cỡ hạt lớn nhất danh định, mm

19

2. Cỡ sàng mắt vuông, mm

25

37,5

Lượng lọt qua sàng, % khối lượng

50

-

-

100

37,5

-

100

90 ÷ 100

25

100

90 ÷ 100

-

19

90 ÷ 100

-

40 ÷ 70

12,5

-

40 ÷ 70

-

9,5

40 ÷ 70

-

18 ÷ 48

4,75

15 ÷ 39

100

6 ÷ 29

2,36

2 ÷ 18

90 ÷ 100

0 ÷ 14

1,18

-

-

-

0,600

1 ÷ 10

40 ÷ 70

1÷8

0,300

-

-

-

0,150

-

-

-

0,075

-

-

-

4,0 ÷ 5,0

3,5 ÷ 4,5

3,0 ÷ 4,0

8 ÷ 10

10 ÷ 12

12 ÷ 16

3. Hàm lượng nhựa đường tham khảo, % khối lượng hỗn hợp bê tông nhựa 4. Chiều dày lớp bê tông nhựa hợp lý (sau khi lu lèn), cm 5. Phạm vi nên áp dụng

Lớp móng Lớp móng Lớp móng trên

9.5. Thiết kế thành phần bê tông atphan 9.5.1. Thiết kế theo phương pháp Liên bang Nga 9.5.1.1. Thiết kế hỗn hợp các cốt liệu Vật liệu thiết kế phải phù hợp với loại, dạng bê tông và đạt các yêu cầu về tính

chất cơ học, tính ổn định nhiệt và tính chống ăn mòn, đồng thời phải phù hợp với yêu cầu của tiêu chuẩn quy định.

Hỗn hợp vật liệu khoáng được lựa chọn sao cho đảm bảo được độ đặc hợp lý và có độ rỗng nhỏ nhất, tức là khối lượng riêng lớn nhất. Lý thuyết về đường cong độ đặc hợp lý là cơ sở để tạo ra thành phần hạt hợp lý. Thành phần vật liệu trong bê tông atphan thông thường gồm 3 loại như đá dăm, cát, bột khoáng. Trong một số trường hợp để tăng chất lượng bê tông có thể cho thêm một phần mạt đá.

Hỗn hợp vật liệu khoáng được lựa chọn có tổng hàm lượng như sau:

p ĐA + p CAT + p BOT + p MAT = 100% - 170 -

(IX.1)

Hoặc: p ĐA + p CAT + p BOT = 100%

(Khi không sử dụng mạt đá)

(IX.2)

Lượng lọt qua sàng của hỗn hợp vật liệu khoáng được xác định theo công thức sau: Pi =

Pi. Đ A P P P × p ĐA + i.MAT × p MAT + i.CAT × p CAT + i.BOT × p BOT 100 100 100 100

(IX.3)

Trong đó: Pi : Lượng lọt qua sàng cỡ sàng i (mm) của hỗn hợp cốt liệu, %; Pi.Đ A : Lượng lọt qua sàng cỡ sàng i (mm) của đá dăm, %; Pi.MAT : Lượng lọt qua sàng cỡ sàng i (mm) của mạt đá, %; Pi.CAT : Lượng lọt qua sàng cỡ sàng i (mm) của cát, %; Pi.BOT : Lượng lọt qua sàng cỡ sàng i (mm) của bột khoáng, %; p Đ A : Lượng đá dăm sử dụng để phối trộn, %; p MAT : Lượng mạt đá sử dụng để phối trộn, %; p CAT : Lượng cát sử dụng để phối trộn, %; p BOT : Lượng bột khoáng sử dụng để phối trộn, %.

Pi phải phù hợp với lượng lọt sàng tại các mắt sàng i (mm) của cấp phối hỗn hợp cốt liệu được tiêu chuẩn quy định ở bảng 9.7 và bảng 9.8 theo quan hệ như sau:

(IX.4)

Pi.min ≤ Pi ≤ Pi.max Trong đó: Pi : Lượng lọt qua sàng cỡ sàng i (mm) của hỗn hợp cốt liệu, %;

Pi.min : Lượng nhỏ nhất lọt qua sàng cỡ sàng i (mm) của hỗn hợp cốt liệu, %; Pi.max : Lượng lớn nhất lọt qua sàng cỡ sàng i (mm) của hỗn hợp cốt liệu, %. Để giải hệ phương trình (IX.1) hoặc (IX.2) và (IX.3) nên cần quy định thành

phần hạt của cấp phối hỗn hợp cốt liệu. * Lượng đá dăm xác định theo công thức sau:

p ĐA =

(IX.5)

Ai × 100 A i.Đ A

Trong đó: p ĐA : Lượng đá dăm sử dụng để phối trộn, %; A i : Lượng sót tích lũy tại cỡ sàng i (mm) của hỗn hợp cốt liệu, %; A i.Đ A : Lượng sót tích lũy tại cỡ sàng i (mm) của đá dăm, %.

Mắt sàng i thông thường là 5mm. Trong trường hợp tại mắt sàng 5mm có lượng lọt qua sàng xét riêng đối với cát nếu nhỏ hơn 100% thì có thể tính p ĐA tại mắt sàng lớn hơn. Lượng đá dăm có thể xác định theo công thức sau: - 171 -

p ĐA =

100 − P5 × 100 100 − P5.ĐA

(IX.6)

Trong đó: p ĐA : Lượng đá dăm sử dụng để phối trộn, %; P5 : Lượng lọt qua sàng cỡ sàng 5mm của hỗn hợp cốt liệu, %; P5.Đ A : Lượng lọt qua sàng cỡ sàng 5mm của đá dăm, %. * Xác định lượng bột khoáng, cát và mạt đá: Lượng bột khoáng (có cỡ hạt < 0,071mm) được xác định theo công thức sau (phần cát và mạt đá có cỡ hạt < 0,071mm cũng được coi là bột khoáng):

p BOT =

P0.071 P0,071.BOT

(IX.7)

× 100

Trong đó: p BOT : Lượng bột khoáng sử dụng để phối trộn, %; P0.071 : Lượng lọt qua sàng cỡ sàng 0,071mm của hỗn hợp cốt liệu, %; P0,071.BOT : Lượng lọt qua sàng cỡ sàng 0,071mm của bột khoáng, %.

Tổng lượng phần trăm của cát và mạt đá được tính như sau: p CAT + p MAT = 100 − p BOT − p ĐA

(IX.8)

Khi tính riêng lượng cát và mạt đá, xét cỡ sàng tiêu biểu của cát và mạt đá là 1,25 mm. Theo tiêu chuẩn lượng lọt qua sàng 1,25mm là P1,25 , nhưng trong đó đã có lượng bột khoáng p BOT , nên lượng hạt nhỏ hơn 1,25mm không kể bột đá là

(P

1,25

− p BOT ) .

Lượng cát p C phải thỏa mãn phương trình sau:

p CAT × P1, 25.CAT (100 − p BOT − p ĐA − p CAT ) × P1, 25.MAT + = (P1,25 − p BOT ) 100 100 Lượng mạt đá p MAT phải thỏa mãn phương trình sau:

(IX.9) (IX.10)

p MAT = 100 − p BOT − p ĐA − p CAT

Từ thành phần vật liệu thực tế, tính toán lượng thành phần của đá, cát, bột đá.

Thiết lập đường cấp phối hạt của hỗn hợp theo lượng phần trăm đã chọn bằng phương

trình (IX.3) . So sánh cấp phối hạt đã chọn với thành phần hạt theo tiêu chuẩn bằng

biểu đồ. Yêu cầu thành phần hạt thiết kế phải phù hợp với giới hạn thành phần của hỗn hợp hợp lý theo tiêu chuẩn. Nếu thành phần chọn được không hợp tiêu chuẩn thì phải điều chỉnh lại các lượng vật liệu để có thành phần phù hợp với tiêu chuẩn.

9.5.1.2. Xác định lượng bitum tối ưu - 172 -

Lượng bitum tối ưu được xác định theo công thức sau: p BI =

(r

Kh

− rAtphan )

ρ a. Kh

(IX.11)

× ρ a.BI

Trong đó: p BI : Lượng bitum sử dụng để phối trộn, %; rKh : Độ rỗng hỗn hợp cốt liệu (vật liệu khoáng) của mẫu thí nghiệm, %; rAtphan : Độ rỗng dư của bê tông atphan, %;

ρ a.Kh : Khối lượng riêng của hỗn hợp cốt liệu (vật liệu khoáng), g cm3 ; ρ a.BI : Khối lượng riêng của bitum, g cm3 .

Kết quả tính toán lượng bitum sẽ dùng để chế tạo 3 mẫu thử và kiểm tra lại các tính chất cần thiết của bê tông atphan. Nếu chỉ tiêu độ rỗng cốt liệu không đảm bảo các chỉ tiêu khác thì điều chỉnh lại thành phần vật liệu khoáng, chủ yếu là lượng bột khoáng. Sau đó tính lại p BI và làm lại theo trình tự trên cho đến lúc đạt mọi yêu cầu theo tiêu chuẩn quy định.

9.5.2. Thiết kế theo phương pháp Marshall 9.5.2.1. Thiết kế hỗn hợp các cốt liệu Theo TCVN 8820:2011, công tác thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa theo phương pháp Mashall nhằm mục đích tìm ra hàm lượng nhựa tối ưu ứng với hỗn hợp cốt liệu đã chọn. Việc thiết kế phải tuân thủ các yêu cầu sau: Tất cả các vật liệu sử dụng đều

phải thỏa mãn các chỉ tiêu cơ lý; Đường cong cấp phối của hỗn hợp cốt liệu sau khi phối trộn phải nằm trong giới hạn của đường bao cấp phối quy định tại Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu mặt đường bê tông nhựa.

Trong công tác thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa, công việc đầu tiên là phải phối trộn cốt liệu đá dăm, cát, bột đá để chọn ra một hỗn hợp cốt liệu có thành phần hạt đạt yêu cầu kỹ thuật.

Việc phối trộn cốt liệu được tiến hành theo nguyên tắc sau: Đối với bất kỳ một hỗn hợp cốt liệu nào thì lượng lọt sàng (% ) của hỗn hợp cốt liệu qua 1 cỡ sàng bất kỳ

đều tuân theo công thức sau: Pi = Pi.A × p A + Pi.B × p B + Pi.C × p C + Pi.D × p D Với:

pA + pB + pC + pD = 1

Trong đó: Pi : Lượng lọt qua sàng cỡ sàng i (mm) của hỗn hợp cốt liệu, %; Pi.A : Lượng lọt qua sàng cỡ sàng i (mm) của loại cốt liệu A, %; Pi.B : Lượng lọt qua sàng cỡ sàng i (mm) của loại cốt liệu B, %; - 173 -

(IX.12) (IX.13)

Pi.C : Lượng lọt qua sàng cỡ sàng i (mm) của loại cốt liệu C, %; Pi.D : Lượng lọt qua sàng cỡ sàng i (mm) của loại cốt liệu D, %; p A : Lượng cốt liệu A sử dụng để phối trộn, số thập phân; p B : Lượng cốt liệu B sử dụng để phối trộn, số thập phân; p C : Lượng cốt liệu C sử dụng để phối trộn, số thập phân; p D : Lượng cốt liệu D sử dụng để phối trộn, số thập phân.

Dựa vào công thức (IX.12) và (IX.13) , trên cơ sở đã biết cấp phối của từng loại cốt liệu, tiến hành lựa chọn tỷ lệ phối trộn của từng loại cốt liệu một cách hợp lý để sao cho hỗn hợp cốt liệu được chọn có thành phần hạt nằm trong miền giới hạn đường bao cấp phối hỗn hợp cốt liệu quy định tại Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu.

Dựa trên nguyên tắc này để tính toán phối trộn. Để thuận tiện cho việc tính toán phối trộn, tiến hành lập phần mềm tính toán hoặc sử dụng phần mềm Microsoft Excell.

9.5.2.2. Xác định lượng bitum tối ưu Hàm lượng nhựa tối ưu lựa chọn phải thỏa mãn các chỉ tiêu liên quan đến đặc tính thể tích (độ rỗng dư, độ rỗng cốt liệu, độ rỗng lấp đầy nhựa), các chỉ tiêu thí

nghiệm theo Mashall (độ ổn định, độ dẻo) và các chỉ tiêu bổ sung nếu có theo quy định của Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu mặt đường bê tông nhựa.

9.6. Sơ bộ quá trình chế tạo bê tông atphan Trong giai đoạn chuẩn bị, nguyên liệu đá dăm (sỏi), cát có thể được rửa sạch,

cần được sấy khô và gia nhiệt đến nhiệt độ (140 ÷ 160 ) C đối với hỗn hợp bê tông o

atphan nóng và (100 ÷ 120 ) C đối với hỗn hợp bê tông atphan ẩm. Nhiệt độ gia nhiệt o

đối với bitum quánh từ (140 ÷ 160 ) C , đối với bitum lỏng từ (90 ÷ 100 ) C . Bột đá sau o

o

khi nghiền nhỏ được kiểm tra chất lượng và được lưu trữ ở xilô riêng, không cần gia nhiệt.

Trộn vật liệu khoáng với bitum có ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng bê tông.

Việc trộn bê tông atphan được tiến hành theo 2 giai đoạn.

Giai đoạn 1: Đá dăm nóng, cát nóng được trộn với bột khoáng. Các hạt bột khoáng sẽ bọc bề mặt cát và đá để tăng độ hoạt tính bề mặt cho cốt liệu.

Giai đoạn 2: Trộn hỗn hợp khoáng với bitum đến nhiệt độ thi công trong thời

gian quy định, với máy trộn tự do khoảng (450 ÷ 500) giây và với máy trộn cưỡng bức

khoảng (50 ÷ 150) giây tùy theo loại bê tông atphan.

Vận chuyển và rải bê tông atphan tại nơi công tác. Yêu cầu nhiệt độ bê tông atphan phải đảm bảo đạt nhiệt độ thi công khi bắt đầu rải và đầm chắc. Để đảm bảo - 174 -

chất lượng lớp phủ mặt đường cần chế tạo bê tông ở những xưởng bê tông atphan cố định.

Câu hỏi Câu 1: Các nguyên vật liệu có thể sử dụng để sản xuất bê tông atphan?

Câu 2: Phương pháp Marshall để thiết kế thành phần vật liệu cho bê tông atphan?

Câu 3: Trình bày sơ bộ về quá trình chế tạo bê tông atphan?

- 175 -

CHƯƠNG X. CÁC VẬT LIỆU KHÁC 10.1. Vật liệu kính 10.1.1. Khái niệm Thủy tinh nhận được bằng cách làm quá nguội khối silicat nóng chảy là một loại dung dịch rắn ở dạng vô định hình. Để sản xuất thủy tinh người ta dùng cát thạch anh hạt nhỏ tinh khiết, xô đa ( Na 2 CO 3 ), Na 2SO 4 , K 2CO3 , đôlômit, đá phấn và các

phụ gia như B 2 O 3 , MnO , SnO 2 , CaO . Về thành phần hóa học thủy tinh xây dựng gồm (75 ÷ 80)% SiO 2 .

10.1.2. Nguyên tắc chế tạo Nguyên liệu để chế tạo kính là cát thạch anh, đá vôi, xôđa và sufat natri.

Nguyên liệu được nấu trong các lò nấu thủy tinh cho đến nhiệt độ 1500 o C .

Nhiệt độ (800 ÷ 900 ) o C là nhiệt độ hình thành silicat, ở nhiệt độ (1150 ÷ 1200 ) o

C khối thủy tinh trở thành trong suốt nhưng vẫn còn chứa nhiều bọt khí, việc tách bọt

khí kết thúc ở (1400 ÷ 1500 ) o C . Cuối giai đoạn này khối thủy tinh phụ thuộc vào thành phần hóa học của nó. Các ôxit SiO 2 , Al2 O3 làm tăng độ dẻo, còn các ôxit Na 2O , CaO thì ngược lại, làm giảm độ dẻo.

Việc chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái thủy tinh (rắn) là một quá trình thuận nghịch. Khi để trong không khí và ở nhiệt độ cao cấu trúc vô định hình của một số loại thủy tinh có thể chuyển sang kết tinh.

10.1.3. Tính chất cơ bản của vật liệu kính Tính ổn định hóa học cao, độ bền hóa học cao. Độ bền hóa học phụ thuộc vào thành phần của kính. Các ôxit kiềm càng ít thì độ bền hóa học càng cao.

Tính chất quang học là tính chất cơ bản của kính. Kính silicat thường cho tất cả

những phần quang phổ nhìn thấy được đi qua và thực tế không cho tia tử ngoại và hồng ngoại đi qua. Khi thay đổi thành phần và màu sắc của kính có thể điều chỉnh được mức độ cho ánh sáng xuyên qua.

Khối lượng riêng của kính thường là 2500 kg m3 . Khi tăng hàm lượng ôxit chì thì khối lượng riêng có thể lên đến 6000 kg m 3 .

Cường độ chịu lực của kính có cường độ nén cao (700 ÷ 1000 ) daN cm 2 , cường độ kéo thấp (700 ÷ 1000 ) daN cm 2 độ cứng của kính silicat thường (5 ÷ 7 ) . Kính giòn,

cường độ va đập khoảng 0,2 daN cm 2 .

- 176 -

Độ dẫn nhiệt của kính thường khi nhiệt độ nhỏ hơn 100 o C là 0,34 ÷ 0,71

(kcal (m. C.h )). Kính thạch anh có độ dẫn nhiệt lớn nhất (kcal (m. C.h )). Kính chứa o

o

nhiều ôxit kiềm có độ dẫn nhiệt nhỏ.

Kính có khả năng cho gia công cơ học. Cưa cắt được bằng dao có đầu kim cương, mài nhẵn, đánh bóng được. Ở trạng thái dẻo khi nhiệt độ (800 ÷ 1000 ) o C có thể tạo hình, thổi, kéo thành tấm, ống, sợi.

10.1.4. Các loại kính phẳng Kính phẳng dùng để làm kính cửa sổ, cửa đi, mặt kính, để hoàn thiện bên trong

và bên ngoài nhà. Bên cạnh kính thường người ta còn chế tạo những loại kính phẳng đặc biệt như kính hút nhiệt, kính có cốt, kính tôi, kính trang trí nghệ thuật. Kính thường làm cửa với 6 loại chiều dày khác nhau: 2; 2,5; 3; 4; 5; 6mm. Khi chiều dày của kính tăng, khả năng xuyên sáng của kính giảm.

Kính dùng để bưng quầy trưng bày được chế tạo bằng cách đánh bóng hoặc không đánh bóng với kích thước 3,4×4,5 m và chiều dày 5×12 m. Trong xây dựng còn dùng cả kính cường độ cao như kính tôi và kính có cốt. Để chế tạo những loại kính có các tính chất đặc biệt trong quá trình sản xuất người ta có thể cho thêm các ôxit kim loại hoặc phủ trên mặt kính những màng kim loại, màng ôxit hoặc màng bột màu. Để lớp phủ đồng nhất, quá trình phải được thực hiện trong môi trường chân không. Bằng những biện pháp đó có thể tạo cho kính khả năng phản quang hoặc các tính chất trang trí thích hợp. Kính phản quang dùng để giảm sự đốt nóng của ánh sáng mặt trời hoặc để điều hòa ánh sáng.

Kính tôi được chế tạo bằng cách nung kích thường đến nhiệt độ tôi

(540 ÷ 650) o C

rồi làm nguội nhanh và đều. Làm như vậy thì nội ứng suất sẽ phân bố

đều đặn trong kính, đồng thời cường độ va đập và cường độ chịu uốn của kính tăng lên khá nhiều so với kính thường. Kính tôi được sử dụng rộng rãi để chế tạo cửa kính, che

chắn cầu thang, ban công.

Kính có cốt là loại kính được gia cường bằng lưới kim loại chế tạo từ những sợi thép đã được ủ nhiệt và mạ crôm hoặc niken. Do bị ép chặt trong kính, lưới kim loại sẽ đóng vai trò là bộ khung có tác dụng giữ chặt những mảnh vụn khi kính vỡ nên tránh được nguy hiểm. Kính có cốt được dùng làm các kết cấu mái lấy ánh sáng.

Kính hút nhiệt về thành phần khác với kính thường ở chỗ có chứa các ôxit sắt, coban và niken. Nhờ đó mà kính có màu xanh nhạt. Kính hút nhiệt giữ được

(70 ÷ 75) % tia hồng ngoại (2 ÷ 3 lần lớn hơn kính thường). Do sự hút nhiệt lớn nên

nhiệt độ và biến dạng nhiệt của kính tăng đáng kể. Vì vậy khi lắp kính cần phải chừa khe hở cần thiết giữa khung và kính.

- 177 -

Kính bền nhiệt là tấm borosilicate có chứa các ôxit chì và liti. Loại kính này có thể chịu được độ chênh lệch nhiệt độ đến 200 o C và được sử dụng để chế tạo các chi tiết bền nhiệt của máy móc.

10.1.5. Các sản phẩm thủy tinh Blôc thủy tinh rỗng có khả năng tán xạ ánh sáng lớn, còn những ô cửa sổ, vách ngăn chế tạo từ blôc có tính chất cách nhiệt và cách âm tốt. Blôc thủy tinh thường gồm

hai nửa gắn lại với nhau, ở giữa rỗng, dạng phổ biến nhất của blôc thủy tinh là dạng có vân khía ở bên trong. Tính chất của blôc thủy tinh rỗng: Độ xuyên sáng không nhỏ hơn

65%, hệ số dẫn nhiệt 0,34 kcal (m.o C.h ). Ngoài blôc thông thường người ta còn sản xuất các blôc màu, blôc hai ngăn (cách nhiệt) và blôc hướng ánh sáng. Ống thủy tinh trong nhiều trường hợp, chẳng hạn trong môi trường ăn mòn hóa

học tỏ ra hiệu quả hơn ống kim loại. Sản phẩm ống thủy tinh có tính ổn định hóa học cao, bề mặt nhẵn, trong suốt. Nhờ đó ống thủy tinh được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp hóa học. Nhược điểm chính của ống là giòn, chịu uốn và va đập kém, tính ổn định nhiệt không cao, khoảng 40 o C . Hiện nay, đã sản xuất được các ống bền nhiệt với hệ số nở nhiệt thấp từ thủy tinh borosilicat.

10.2. Vật liệu sơn 10.2.1. Khái niệm Vật liệu sơn là vật liệu có nguồn gốc thiên nhiên và nhân tạo được tổng hợp ở dạng lỏng, dùng để quét những lớp mỏng lên mặt sản phẩm nhằm chống rỉ cho kim loại, chống ẩm và phòng mục cho gỗ, chống tác dụng phá hoại của hóa chất, đảm bảo điều kiện vệ sinh, trang trí cho nhà. Để đảm bảo tuổi thọ cao sơn trang trí cần phải thỏa mãn các yêu cầu sau: Sơn phải mau khô, không muộn hơn 24 giờ sau khi sơn, có tính co giãn tốt, có độ bền cơ

học cao, chịu được va chạm, bền thời tiết, có tính bám dính cao vào vật liệu cần sơn, có mặt nhẵn bóng, màu sắc phù hợp. Ngoài ra sơn cũng cần phải có độ cách điện, cách âm, chịu ẩm ướt, không ngấm nước, bền nhiệt và bền hóa học, đảm bảo điều kện vệ sinh.

Vật liệu sơn được phân ra: Sơn, vecni và các loại vật liệu phụ. Sơn dùng để chế tạo ra lớp màu không trong suốt có tác dụng bảo vệ và trang trí. Vecni để tạo ra lớp phủ trang trí trong suốt trên bề mặt sơn. Vật liệu phụ gồm matit bồi mặt, sơn lót, matit gắn, để chuẩn bị bề măt. Thành phần của sơn gồm có chất kết dính, chất tạo màu, chất độn, dung môi, chất làm khô, chất phụ gia loãng.

10.2.2. Thành phần của sơn - 178 -

Chất kết dính: Chất kết dính là thành phần chủ yếu sơn, nó quyết định độ quánh, cường độ, độ cứng và tuổi thọ của sơn. Chất kết dính trong sơn thường là polime, cao su, dầu, keo động vật, chất kết dính vô cơ.

Chất tạo màu: Chất tạo màu là những chất vô cơ hoặc hữu cơ, không tan hoặc tan ít trong nước và tan cả trong dung môi hữu cơ. Mỗi chất tạo màu có một màu sắc riêng và tính chất nhất định. Bột khoáng màu thiên nhiên thường là đá phấn trắng, đất son khô màu vàng, ôxit sắt màu nâu hồng, than chì màu xám. Bột khoáng nhân tạo nhận được bằng cách gia công hóa học các nguyên liệu khoáng bao gồm: Bột ôxit ti tan màu trắng, bột kẽm trắng, bột kẽm khô màu vàng, ôxit crôm màu xanh. Chất tạo màu hữu cơ là những chất tổng hợp có nguồn gốc hữu cơ màu tinh khiết, có khả năng tạo màu cao, không tan hoặc ít tan trong nước và dung môi khác, tính ổn định kiềm, ổn định ánh sáng của loại chất tạo màu này kém.

Chất độn: Chất độn là những chất vô cơ không tan trong nước, đa số là màu trắng, pha vào sơn nhằm tiết kiệm chất tạo màu và để tạo cho sơn những tính chất khác nhau. Chất độn thường là cao lanh, bột tan, cát, bụi thạch anh, bột và sợi amiăng.

Dung môi: Dung môi là một chất lỏng, dùng để pha vào sơn, tạo cho sơn có nồng độ thi công. Dầu thông, dung môi than đá, spirit trắng, xăng thường được dùng làm dung môi cho sơn. Nước là dung môi cho sơn dính dạng nhũ tương.

Chất làm khô: Chất làm khô dùng để tăng nhanh quá trình khô cứng hay đóng rắn cho sơn hoặc vecni. Chất làm khô được sử dụng (5 ÷ 8) % trong sơn đến 10% trong

vecni. Trong sơn xây dựng hay dùng dung dịch muối chì và mangan của axit naftalen làm chất làm khô.

Chất pha loãng: Chất pha loãng dùng để pha loãng sơn đặc hoặc sơn vô cơ khô.

Khác với dung môi, chất pha loãng luôn chứa một lượng cần thiết chất tạo màng để tạo ra cho màng sơn có chất lượng cao.

10.2.3. Các loại sơn Sơn dầu: Sơn dầu là hỗn hợp của chất tạo màu, chất độn được nghiền mịn trong

máy nghiền cùng với dầu thực vật. Sơn dầu được sản xuất ở hai dạng là đặc và loãng.

Sơn đặc chứa (12 ÷ 25) % dầu còn sơn pha loãng chứa (30 ÷ 35) % dầu so với chất tạo màu. Chất lượng của sơn dầu được đánh giá bằng hàm lượng chất tạo màu và dầu sơn.

Vì vậy dầu sơn thường được chiết tách kỹ. Độ khô hoàn toàn của sơn dầu ở nhiệt độ từ

(18 ÷ 23) o C

phải không được lớn quá 24 giờ. Thời gian khô của sơn dầu đen khoảng

24 giờ. Sơn dầu là loại sơn phổ biến ở nước ta, được dùng để sơn kim loại, gỗ, vữa và bê tông.

Sơn men: Sơn men là huyền phù của chất tạo màu vô cơ hoặc hữu cơ với vecni tổng hợp hoặc vecni dầu. Sơn men chứa nhiều chất kết dính nên mặt sơn dễ bong. Sơn - 179 -

men có độ bền ánh sáng và chống mài mòn tốt, mau khô. Sơn men được dùng để sơn kim loại, gỗ, bê tông, mặt vữa ở phía trong và phía ngoài nhà. Sơn men ankin, epôxit và urêfomalđêhyt là những loại sơn phổ biến hiện nay. Sơn ankin là huyền phù của chất tạo màu phân tán mịn trong vecni gliptan, pentaftalat và các loại vecni khác có pha thêm dung môi và chất làm khô. Trong nhóm sơn ankin gồm có nhiều loại sơn với tính ổn định nước, chống tác dụng của kiềm, độ bền và tuổi thọ khác nhau. Sơn epôxit là loại huyền phù chất tạo màu trong dung dịch epôxit. Sơn epôxit có độ bền hóa học, bền nước cao, dùng để chống ăn mòn cho kim loại và gỗ. Huyền phù của chất tạo màu trong nhựa urêfomalđêhyt tạo ra sơn cacbamít, có độ bền nước cao dùng để sơn phủ ngoài trang thiết bị.

Sơn pha nước và nhựa bay hơi trên nền khoáng chất, trong nhóm này có sơn polime ximăng, sơn nhũ tương, các loại sơn và sơn men có nhựa bay hơi. Nhóm sơn này là hỗn hợp của chất kết dính vô cơ, bột màu với các chất phụ gia được hòa vào trong nước đến độ đặc thi công. Loại sơn này bền kiềm và bền ánh sáng. Theo dạng chất kết dính, sơn trên nền khoáng chất được chia ra sơn vôi, sơn silicat, sơn xi măng.

Sơn vôi gồm có vôi, bột màu clorua canxi cũng như stiorat canxi hoặc muối canxi, axit, dầu lanh. Sơn vôi dùng để sơn tường gạch, bê tông và vữa cho mặt chính và bên trong nhà.

Sơn silicat được chế tạo từ bột đá phấn nghiền mịn, bột tan, bột kiềm trắng và bột màu bền kiềm với dung dịch thủy tinh lỏng kali hoặc natri. Sơn được chế tạo tại công xưởng và chứa trong thùng kín. Sơn silicat, dùng cho mặt chính của nhà ở nơi có độ ẩm bình thường và đổ ẩm cao, gồm có bột màu, chất độn và thủy tinh lỏng kali.

Còn sơn dùng để hoàn thiện trong nhà thì gồm có bột màu và chất độn. Sơn silicat rất kinh tế và có tuổi thọ cao hơn sơn peclovinyl, sơn vôi và sơn cazêin. Để bảo vệ kim

loại khỏi bị ăn mòn trong điều kiện ẩm ướt cũng như trong các dung dịch muối có nồng độ vừa phải và để bảo vệ các chi tiết chờ trong nhà panen cỡ lớn, dùng loại sơn bảo vệ là huyền phù của bột kẽm, bột màu trong chất đồng trùng hợp silicat silicon.

Sơn xi măng là loại sơn có dung môi là nước. Sơn polime xi măng được chế tạo từ chất tạo màu bền kiềm, bền ánh sáng cùng với xi măng và nhựa tổng hợp.

Sơn polime xi măng có màu sắc khác nhau phục vụ cho công tác thi công vào những mùa khác nhau.

10.2.4. Vecni Vecni là dung dịch nhựa trong dung môi bay hơi. Dung môi sẽ bay hơi trong quá trình tạo màng trên bề mặt sản phẩm là cho mặt sơn có độ bóng và độ cứng. Vecni được chia làm 5 nhóm.

Vecni dầu có nhựa là dung dịch trong dung môi hữu cơ, là nhựa ankin hoặc - 180 -

nhựa tổng hợp đã được biến tính bằng dầu khô. Vecni dầu được sử dụng để quét mặt trong, mặt ngoài đồ gỗ, quét phủ lên sơn dầu màu sáng, để pha sơn, để tạo lớp phủ bền chống ăn mòn và chế tạo matit, sơn lót.

Vecni tổng hợp không có dầu là dung dịch của nhựa trong dung môi hữu cơ, trong xây dựng sử dụng rộng rãi loại vecni trên cơ sở urêfomalđêhyt để quét sàn gỗ, gỗ dán, cũng như sàn từ tấm dăm bào ép. Các loại vecni peclovinyl, inđenclrit được dùng để quét tráng ngoài sản phẩm sơn dầu nhằm tăng cường tính chống ăn mòn cho sơn.

Vecni bitum và vecni nhựa atphan là dung dịch bitum, nhựa atphan và dầu thực vật trong dung môi hữu cơ là xăng và benzen. Vecni bitum có màu đen hoặc nâu, ổn định đối với tác dụng xâm thực của axit và kiềm. Vecni bitum và nhựa atphan dùng

dùng để tạo lớp màng chống ăn mòn, ngăn nước, ngăn hơi.

Vecni alcon và vecni bóng là dung dịch nhựa thiên nhiên hay nhân tạo trong rượu. Vecni alcon và vecni bóng có màu sắc khác nhau như màu vàng, xanh lá cây, xanh da trời, nâu và dùng để đánh bóng mặt gỗ, che phủ kính và kim loại.

Vecni nitroxenlulo và estexenlulo là dung dịch nhựa estexenlulo trong dung môi hữu cơ. Để nâng cao chất lượng của vecni có thể cho thêm các chất tăng dẻo, nhựa nhân tạo hoặc tổng hợp. Vecni nitroxenlulo có màu vàng hoặc nâu và được dùng để quét các sản phẩm gỗ. Vecni estexenlulo không màu dùng để quét các sản phẩm gỗ có màu hoặc không màu.

10.2.5. Vật liệu phụ Trong khi thi công sơn, thường dùng những loại vật liệu phụ như matit bồi mặt, matit gắn, sơn lót.

Matit bồi mặt là loại vật liệu hoàn thiện dùng để san phẳng mặt sơn. Tùy thuộc

vào loại sơn sử dụng mà người ta dùng những loại matit bồi mặt khác nhau, nếu dùng sơn pha nước thì dùng keo và ponivinyl axêtat.

Matit gắn là loại bột nhão dùng để gắn kính cửa sổ, liên kết rãnh soi, gắn những tấm thép mái. Để lắp kính cửa sổ thường dùng matit đá phấn, matit minium chì, và matit naftalen chế tạo từ dầu trùng hợp. Matit gắn có tính ổn định nước và độ dẻo cao.

Sơn lót là loại sơn được chế tạo từ chất màu, chất độn và chất kết dính. Sơn lót có hai dạng là sơn lót dưới lớp sơn nước và sơn lót dưới lớp sơn dầu và sơn tổng hợp.

Trong công tác hoàn thiện, sơn lót được dùng để giảm độ rỗng của mặt sơn để giảm bớt lượng sơn đắt tiền và làm tốt hơn vẻ ngoài của lớp sơn, để tăng cường khả năng bảo vệ của kim loại khỏi bị ăn mòn, để sơn sơ bộ kết cấu gỗ, và các kết cấu khác, cũng như để tăng cường sức dính bám lớp sơn màu với nền sơn.

10.2.6. Sử dụng sơn - 181 -

Ngoài việc lựa chọn loại sơn thích hợp với vật liệu sơn và môi trường sử dụng, phẩm chất của lớp sơn còn phụ thuộc rất nhiều vào cách thi công sơn. Nếu không cạo sạch lớp sơn cũ, cạo sạch rỉ, lau sạch bụi bẩn, tẩy rửa hết dầu mỡ, vật sơn bị ẩm thì sẽ làm rộp phồng hoặc rỗ lớp sơn. Không quấy đều sơn trước khi thi công thì lớp sơn sẽ không đều màu. Lớp sơn trước chưa khô đã sơn lớp sau thì mặt sơn sẽ bị nhẵn. Vì vậy thi công sơn phải tuân theo các nguyên tắc quy định.

Trình tự tiến hành sơn các lớp sơn như sau: Sau khi làm sạch bề mặt thì sơn lớp sơn nền, là loại sơn gầy để bám chắc vào vật liệu. Lớp sơn nền khô thì sơn lớp lót cho bề mặt phẳng, rồi tiến hành sơn các lớp màu theo yêu cầu. Cuối cùng đánh bóng bằng vecni, bột nhão hoặc ôxit nhôm.

10.3. Chất kết dính hữu cơ 10.3.1. Khái niệm Những loại vật liệu như bitum, guđrông, nhũ tương, nhựa màu là các chất kết

dính hữu cơ. Chúng có thể ở dạng cứng, quánh, lỏng, thành phần chủ yếu là hyđrô các bon cao phân tử và một số hợp chất khác. Chất kết dính hữu cơ có khả năng trộn lẫn và dính kết các vật liệu khoáng tạo thành đá nhân tạo có những tính chất vật lý, cơ học phù hợp để xây dựng đường, sản xuất vật liệu lợp, vật liệu cách nước.

Trong xây dựng chủ yếu sử dụng bitum dầu mỏ. Bitum dầu mỏ là một hỗn hợp phức tạp của các hợp chất hiđrôcacbon như metan, naftalen, các loại mạch vòng và một số dẫn xuất phi kim loại khác. Bitum dầu mỏ có màu đen, hòa tan được trong benzen, disulfua cacbon và một số dung môi hữu cơ khác. Thành phần hóa học của

bitum dầu mỏ như sau: C : (82 ÷ 88)% ; H : (8 ÷ 11)% ; S : (0 ÷ 6)% ; N : (0,5 ÷ 1)% ;

O : (0 ÷ 1,5)% .

10.3.2. Phân loại chất kết dính hữu cơ Căn cứ vào các đặc điểm sau để phân loại chất kết dính hữu cơ. Theo thành phần hóa học và nguồn gốc nguyên liệu chia ra: Bitum và guđrông.

Theo nguồn gốc nguyên liệu chia ra: Bitum dầu mỏ là sản phẩm cuối cùng của dầu mỏ; Bitum đá dầu là sản phẩm khi chưng đá dầu; Bitum thiên nhiên ở dạng kết tinh hay lẫn với các loại đá thiên nhiên; Guđrông than đá là sản phẩm khi chưng khô than đá; Guđrông than bùn là sản phẩm khi chưng khô than bùn; Guđrông gỗ là sản phẩm khi chưng khô gỗ.

Theo tính chất xây dựng chia ra: Bitum và guđrông rắn: Ở nhiệt độ (20 ÷ 25) o C là một chất rắn có tính giòn và - 182 -

tính đàn hồi, ở nhiệt độ (180 ÷ 200) o C thì có tính chất của một chất lỏng.

Bitum và guđrông quánh: Ở nhiệt độ (20 ÷ 25) o C là một chất mềm, có tính dẻo cao và độ đàn hồi không lớn lắm.

Bitum và guđrông lỏng: Ở nhiệt độ (20 ÷ 25) o C là một chất lỏng và có chứa thành phần hyđrô cacbon dễ bay hơi, có khả năng đông đặc lại sau khi thành phần nhẹ bay hơi và sau đó có tính chất gần giống bitum và guđrông quánh.

Nhũ tương bitum và guđrông: Là một hệ thống keo bao gồm các hạt chất kết dính phân tán trong môi trường nước và chất nhũ hóa.

Trong xây dựng chủ yếu sử dụng bitum.

10.3.3. Tính chất cơ bản của bitum Tính quánh: Tính quánh liên quan đến cường độ của bitum, nếu tính dính quánh lớn thì cường độ bê tông càng cao, bitum ổn định với nhiệt độ hơn. Độ quánh của bitum phụ thuộc vào thành phần cấu tạo và nhiệt độ của môi trường. Khi nhiệt độ của

môi trường tăng nhóm chất nhựa sẽ bị chảy lỏng độ quánh của bitum sẽ giảm xuống.

Tính dẻo: Tính dẻo đặc trưng cho khả năng biến dạng của bitum dưới tác dụng của ngoại lực. Tính dẻo của bitum cũng như tính quánh phụ thuộc vào nhiệt độ và thành phần nhóm, khi nhiệt độ tăng tính dẻo cũng tăng và ngược lại. Trong trường hợp đó bitum dùng làm đường hay trong các kết cấu khác có thể tạo thành các vết nứt.

Tính ổn định nhiệt: Khi nhiệt độ thay đổi, tính quánh, tính dẻo của của bitum thay đổi, sử thay đổi đó càng nhỏ thì bitum có độ ổn định càng cao. Bước chuyển của bitum từ trạng thái rắn sang trạng thái quánh rồi hóa lỏng xảy ra trong khoảng nhiệt độ nhất định và ngược lại. Tính ổn định nhiệt của bitum có thể biểu thị bằng khoảng nhiệt độ đó. Khoảng biến đổi nhiệt càng lớn thì tính ổn định nhiệt của bitum càng cao.

Tính hóa già: Do ảnh hưởng của thời tiết mà tính chất và thành phần của bitum cũng thay đổi, giòn hơn. Độ giòn cao bitum làm xuất hiện các vết nứt làm tăng quá trình phá hoại của bê tông áo đường.

10.3.4. Sử dụng và bảo quản bitum Bitum và được sử dụng khi chế tạo bê tông atphan, sản xuất tấm lợp, tấm cách nước, vecni bitum. Khi bảo quản cần tránh bị bẩn và lẫn nước, bitum lỏng và sệt được

bảo quản trong thùng kín. Bitum rắn có thể để thành đống trong kho.

10.4. Vật liệu polyme 10.4.1. Thủy tinh hữu cơ Thủy tinh hữu cơ là chất dẻo, thuộc loại polyme nhiệt dẻo, trong suốt, vô định hình, không màu, bền ánh sáng. Thủy tinh hữu cơ có tính đàn hồi và giữ được tính chất - 183 -

đó ngay ở nhiệt độ thấp. Thủy tinh hữu cơ là chất dẻo được tổng hợp từ các este của các axit acrylic hoặc axit metacrylic là polymêtyl metacrylat.

Thủy tinh hữu cơ có khối lượng riêng khoảng 1,18 g cm3 . Nhiệt độ làm việc tối đa khoảng (60 ÷ 100) o C , ở nhiệt độ 160 o C trở nên chảy lỏng, nhiệt độ trên 250 o C

thì bị phân hủy. Thủy tinh hữu cơ có chiết suất quang học là 1,49, cho (90 ÷ 91)% tia

sáng trắng và 75% tia tử ngoại đi qua.

Thủy tinh hữu cơ ổn định trong axit, kiềm, xăng, rượu, trong dầu mỡ. Thủy tinh hữu cơ bị hòa tan trong este và trong xeton, benzen và đồng đẳng của benzen, axit hữu cơ, hyđrocacbon clo hóa.

Thủy tinh hữu cơ có thể nhuộm màu bằng phương pháp nhúng. Bằng cách dùng dung dịch rượu pha với thuốc nhuộm đã tan trong anilin, đun nóng đến (50 ÷ 55) o C ,

nhúng thủy tinh hữu cơ vào đó trong (5 ÷ 10) phút, sau đó lấy ra dùng rượu để rửa và

sấy khô trong không khí, thu được kết quả có màu trong suốt.

Thủy tinh hữu cơ thường được cán thành tấm kính hữu cơ, có chiều dày từ

(0,8 ÷ 24)mm . Nếu dán các tấm với nhau bằng keo trong suốt là polyvinyl butyral để tạo thành kính hữu cơ nhiều lớp. Thủy tinh hữu cơ có độ cứng bề mặt thấp, dễ bị xước, khó bể vỡ. Thủy tinh hữu cơ dùng để sản xuất kính hữu cơ, thanh và ống thủy tinh hữu cơ, làm chất dẻo tự đóng rắn khi sử dụng chất xúc tác perôxit benzoyl với dimetyl anilin.

10.4.2. Epoxi Epoxi là nhựa có tính phân cực cao, thuộc loại polyme nhiệt rắn. Epoxi còn gọi

là polyepoxi, cấu tạo mạch của polyepoxi có nhóm epoxi O(CH 2 - CH 2 ) . Epoxi có

màu từ vàng đến nâu, ở dạng lỏng nhớt đến rắn dòn.

Polyepoxi được tổng hợp từ epiclohidrin dioxidifenyl propan

O(CH 2 - CH ) - CH 2 - Cl

((C1− = CH - CH = CH - CH = C1− ) - OH )2 = C = (CH 3 )2

và

hoặc trên

các nền khác như bisphenol-A, bisphenol-F. Sau khi tổng hợp nhựa có công thức cấu

tạo chung là O(CH 2 - CH ) - CH 2 - O - ... - O - CH 2 - (CH - CH 2 ) O . Khi chế tạo sản phẩm

nhựa nhiệt rắn, cho thêm vào chất đông cứng để tạo phản ứng đóng rắn. Chất đông

cứng đối với epoxi thường là các chất có nhóm amin (- NH 2 ,-NH - ) hoặc nhóm axit

(- COOH) . Thường dùng nhất là etylen diamin (NH 2 - CH 2 - CH 2 - NH 2 ) khi đóng rắn nguội hoặc dưới 60 o C , chất đông cứng dietylen triamin khi đóng rắn ở nhiệt độ cao, metafenylen diamin đóng rắn ở nhiệt độ 160 o C . Khả năng đóng rắn ở nhiệt độ thường là một ưu thế của nhóm epoxi, tạo điều kiện thuận lợi khi chế tạo các sản phẩm có kích thước lớn. Khi đóng rắn bởi các amin béo, nhựa này có khả năng chịu được các dung - 184 -

môi như xeton, hyđrôcacbon clo hóa, axit vô cơ (HCl, HF, H 2SO 4 ) , dung dịch kiềm.

Epoxi ứng dụng để sản xuất vật liệu sơn bột, keo, chất kết dính, vật liệu cách điện. Sử dụng trong công nghiệp sản xuất vật liệu composite, công nghệ điện tử, vật liệu sửa chữa tàu thuyền và công trình xây dựng. Tuy vậy epoxi sử dụng vẫn có khả năng bị lão hóa, cần được kiểm tra và thay thế kịp thời. Mặt khác nhựa epoxi được

dùng chung với các chất đông cứng và các phụ gia khác nên có tính độc hại nhất định, gây ảnh hưởng trong sử dụng và tái chế hoặc xử lý phế thải.

Bảo quản epoxi nên để nơi có nhiệt độ thấp, cần sử dụng đồ bảo hộ lao động như găng tay, kính bảo hộ để tránh epoxi lỏng tiếp xúc với da và mắt. Khi bị dính epoxi vào da ngay lập tức phải vệ sinh bằng khăn vải khô hoặc khăn giấy sau đó rửa bằng xà phòng và nước sạch, không nên dùng dung môi để vệ sinh sẽ làm cho da dễ bị tổn thương. Epoxi chưa đóng rắn và chất xúc tác là chất gây ô nhiễm, cũng có thể gây dị ứng khi tiếp xúc với da, vì vậy khi bỏ epoxi thừa cần gói kỹ. Epoxi đã đóng rắn là vật liệu khá an toàn khi sử dụng.

10.5. Các sản phẩm khi sản xuất có sử dụng xi măng Poóc lăng 10.5.1. Gạch xi măng lát nền Theo TCVN 6065:1995, gạch xi măng lát nền hay còn gọi là gạch hoa lát nền dùng để trang trí nội thất các công trình xây dựng, sản xuất theo phương pháp ép bán

khô của hỗn hợp xi măng, cát vàng, đá dăm hoặc xỉ. Bề mặt gạch thường được trang trí một lớp vữa xi măng trắng, bột màu và các phụ gia hoàn thiện khác. Gạch xi măng lát nền có dạng chủ yếu là hình vuông. Kích thước cơ bản của gạch và sai lệch được quy định như sau: Dài × rộng = (200 ± 5) × (200 ± 5) ; Chiều dày: 16mm, 18mm, 20mm.

10.5.2. Ngói xi măng cát Theo TCVN 1453:1986, ngói xi măng cát thường có hai loại là ngói lợp và ngói úp nóc được chế tạo từ xi măng và cát, dùng để lợp mái nhà. Ngoài ra loại ngói xi

măng cát còn có các viên ngói nửa với chiều rộng bằng một nửa chiều rộng của viên ngói nguyên. Ngói phải có lỗ xâu dây thép với đường kính lỗ không nhỏ hơn 2mm.

Kích thước cơ bản của viên ngói được quy định như sau: Dài × rộng × dày =

(380 ± 5) × (240 ± 3) × (12 ± 2) .

Kích thước cơ bản của viên ngói úp nóc hình bán

nguyệt được quy định như sau: Dài × rộng = (380 ± 5) × (200 ± 3) . Ngói có thể có màu trên toàn bộ chiều dày hay chỉ trên bề mặt ngói. Chất màu dùng để chế tạo ngói màu phải đảm bảo bền đối với ảnh hưởng môi trường và không gây hại cho độ bền của ngói. Ngói cùng một lô phải có màu sắc đồng đều. Mỗi viên ngói phải có bề mặt nhẵn, mép phẳng và không được nứt. Các vết xước, xi măng thừa dính trên bề mặt và các hạt sạn nổi trong khoang rãnh úp không được phép làm cản trở việc xếp và tháo dỡ ngói.

- 185 -

Đối với ngói đã đóng rắn trong điều kiện không khí ẩm thì tải trọng uốn gãy của viên ngói ở trạng thái khô không khí ở tuổi 28 ngày đêm, không nhỏ hơn 450N. Chỉ tiêu này không quy định đối với ngói úp nóc.

Khối lượng một mét vuông mái lợp ở trạng thái bão hòa nước, không lớn hơn 50kg. Thời gian xuyên nước của ngói xi măng cát không sớm hơn 60 phút.

10.5.3. Gạch lát granito Theo TCVN 6074:1995, gạch lát granito sản xuất theo phương pháp ép bán khô từ hỗn hợp phối liệu: Xi măng, cát vàng, đá hoa (marble), có hoặc không có cốt thép, bề mặt sản phẩm được mài nhẵn. Gạch granito dùng để lát hoặc ốp, hoàn thiện công

trình xây dựng.

Gạch granito có hình dạng vuông, kích thước và sai lệch kích thước quy định

như sau: Chiều dài cạnh (400 − 1) mm, (300 − 1) mm; Chiều dày 23mm ± 1,5mm. Gạch

granito cần đạt những yêu cầu kỹ thuật như chiều dày lớp mặt viên gạch không nhỏ hơn 8mm, và các chỉ tiêu khác được quy định theo TCVN 6074: 1995.

10.5.4. Gạch lát terazo Theo TCVN 7744: 2013, gạch terazo chất kết dính xi măng dùng lát trong và ngoài nhà. Sản phẩm được tạo thành từ hỗn hợp từ xi măng, nước, cốt liệu và có thể có phụ gia, chất tạo màu. Bề mặt gạch có thể nhám hoặc mài bóng. Gạch gồm có hai lớp là lớp mặt và lớp nền. Lớp mặt là lớp hỗn hợp vật liệu dùng để chế tạo mặt trên có tác

dụng trang trí và chống tác động cơ học trực tiếp khi sử dụng. Lớp nền là lớp có bề mặt dùng để lát. Các chỉ tiêu khác của gạch terazo được quy định theo TCVN 7744:2013.

10.5.5. Gạch bê tông tự chèn Theo TCVN 7476:1999, gạch bê tông tự chèn được sản xuất theo phương pháp rung ép từ hỗn hợp bê tông cứng, dùng để lát vỉa hè, đường phố, sân bãi, quảng

trường. Gạch bê tông tự chèn có hình dáng rất đa dạng. Ví dụ: Gạch bê tông tự chèn Lục lăng M300 - 60 TCVN 7476:1999. Gạch có thông số kỹ thuật là mác 300 chiều cao 60mm, được quy định theo TCVN 7476:1999. Gạch sản xuất có thể có hoặc không có màu trang trí. Đối với gạch có màu trang trí độ dày lớp màu trang trí không nhỏ hơn 7mm và đồng đều trong lô. Gạch bê tông tự chèn được sản xuất theo các mác sau: M200; M300; M400; M500; M600.

10.5.6. Gạch bê tông Gạch bê tông được sản xuất từ hỗn hợp bê tông cứng dùng trong các công trình - 186 -

xây dựng.

Theo đặc điểm cấu tạo gạch bê tông được phân thành gạch đặc và gạch rỗng.

Theo mục đích sử dụng, gạch bê tông được phân thành gạch thường (xây có trát), gồm gạch đặc thường, gạch rỗng thường và gạch trang trí (xây không trát), gồm gạch rỗng trang trí, gạch đặc trang trí.

Theo mác gạch, gạch bê tông được phân thành các loại M3,5; M5; M7,5; M10; M12,5; M15; M20.

Ví dụ: Gạch bê tông đặc thường, mác 7,5MPa, chiều dài 220mm, chiều rộng 105mm, chiều cao 60mm, phù hợp với TCVN 6477:2016 được ký hiệu: GĐt - M7,5 220 × 105 × 60 - TCVN 6477:2016.

Gạch bê tông rỗng trang trí, mác 10MPa, chiều dài 210mm, chiều rộng 100mm, chiều cao 60mm, phù hợp với TCVN 6477:2016 được ký hiệu: GRtt - M10 220 × 105 × 60 - TCVN 6477:2016.

10.5.7. Blôc bê tông nhẹ

Bê tông nhẹ là bê tông có khối lượng thể tích khô nhỏ hơn 1800 kg m 3 , bao gồm bê tông cốt liệu nhẹ, các loại bê tông tổ ong như bê tông bọt, bê tông khí không chưng áp, bê tông khí chưng áp.

Theo TCVN 9029:2017, với sản phẩm bê tông bọt và sản phẩm bê tông khí đóng rắn trong điều kiện không chưng áp (một dạng bê tông tổ ong), ở dạng khối hoặc dạng tấm nhỏ không có thanh cốt gia cường, được sử dụng để xây tường, vách ngăn trong công trình xây dựng.

Bê tông bọt là bê tông nhẹ, có cấu trúc rỗng từ một lượng lớn các lỗ rỗng nhân tạo, phân bố một cách đồng đều trong khối sản phẩm, được hình thành từ phương pháp tạo bọt.

Bê tông khí là bê tông nhẹ, có cấu trúc rỗng từ một lượng lớn các lỗ rỗng nhân tạo, phân bố một cách đồng đều trong khối sản phẩm, được hình thành bằng phương pháp tạo khí.

Bê tông bọt và bê tông khí đóng rắn trong điều kiện không chưng áp, được chế tạo từ hệ xi măng poóc lăng, nước, chất tạo bọt hoặc tạo khí, có hoặc không có cốt liệu mịn, phụ gia khoáng hoạt tính và phụ gia hóa học. Các chất tạo bọt là các chất hoạt tính bề mặt tương thích với hệ xi măng, có khả năng tạo ra bọt, ổn định dưới tác động của lực phân tán bằng khí nén hoặc khuấy trộn mạnh. Chất tạo khí là chất có tác dụng sinh khí tạo lỗ rỗng và làm nở hỗn hợp bê tông.

Sản phẩm bê tông bọt và sản phẩm bê tông khí không chưng áp được phân loại như sau: - 187 -

Theo phương pháp sản xuất, sản phẩm bê tông bọt, khí không chưng áp được phân thành: Sản phẩm bê tông bọt và sản phẩm bê tông khí không chưng áp.

Theo cường độ nén, sản phẩm bê tông bọt, khí không chưng áp được phân thành các cấp cường độ nén sau: B1,0; B1,5; B2,0; B2,5; B3,5; B5,0; B7,5; B10,0; B12,5.

Theo khối lượng thể tích, sản phẩm bê tông bọt và bê tông khí không chưng áp được phân thành các nhóm sau: D500; D600; D700; D800; D900; D1000; D1100; D1200.

Kích thước cơ bản sản phẩm bê tông bọt và bê tông khí không chưng áp:

Dạng khối: Chiều dài × chiều rộng × chiều cao = 600 × 200 × 300 (mm ) .

Dạng tấm: Chiều dài × chiều rộng × chiều cao = 1500 × 200 × 600 (mm ) .

Các yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm bê tông bọt và bê tông khí không chưng áp phù hợp với TCVN 9029:2017.

Theo TCVN 7959:2017, với sản phẩm bê tông khi đóng rắn trong điều kiện chưng áp (một dạng bê tông tổ ong), ở dạng khối hoặc dạng tấm nhỏ không có thanh cốt gia cường dùng cho các kết cấu tường, vách ngăn trong chương trình xây dựng.

Bê tông khí chưng áp là bê tông nhẹ có cấu trúc rỗng, được sản xuất từ hỗn hợp: Chất kết dính, nguyên liệu có có hàm lượng ôxit silic cao ở dạng bột mịn, chất tạo khí và nước, đóng rắn ở môi trường nhiệt - ẩm áp suất cao trong autoclave. Sản phẩm bê tông chưng áp dạng khối với tiết diện ngang chủ yếu là hình chữ nhật có chiều rộng nhỏ hơn chiều dài không đáng kể. Sản phẩm bê tông chưng áp dạng tấm với tiết diện ngang chủ yếu là hình chữ nhật có chiều rộng nhỏ hơn nhiều so với chiều dài.

Sản phẩm bê tông khí chưng áp là bê tông nhẹ được phân loại như sau: Theo cường độ nén bê tông khí chưng áp được phân thành các cấp: B2; B3; B4; B6; B8.

Theo khối lượng thể tích khô, bê tông khí chưng áp được phân thành các nhóm: D400; D500; D600; D700; D800; D900; D1000.

Kích thước cơ bản sản phẩm bê tông khí chưng áp:

Dạng khối: Chiều dài × chiều rộng × chiều cao = 600 × 200 × 300 (mm ) .

Dạng tấm: Chiều dài × chiều rộng × chiều cao = 1500 × 200 × 600 (mm ) .

Các yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm bê tông khí chưng áp phù hợp với TCVN 7959:2017.

Câu hỏi Câu 1: Các nguyên liệu để sản xuất được vật liệu kính dùng trong xây dựng?

Câu 2: Vật liệu sơn trong xây dựng được phân loại như thế nào?

- 188 -

Câu 3: Nêu các tính chất cơ bản của chất kết dính hữu cơ là vật liệu bitum?

Câu 4: Epoxi là hệ chất kết dính cho bê tông cần yêu cầu bảo quản và an toàn nào?

Câu 5: Nêu ứng dụng một số sản phẩm khi sản xuất sử dụng xi măng poóc lăng?

- 189 -

TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Bộ Xây Dựng (2000), Chỉ dẫn kỹ thuật chọn thành phần bê tông các loại, Nhà Xuất Bản Xây Dựng.

[2]. Bộ Xây Dựng (2005), Giáo trình Vật liệu xây dựng, Nhà Xuất Bản Xây Dựng.

[3]. Trường Đại học Thủy lợi (1980), Giáo trình Vật liệu xây dựng, Nhà Xuất Bản Nông Nghiệp.

[4]. PGS.TS. Hoàng Trọng Bá (2007), Vật liệu phi kim loại, Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật.

[5]. TS. Nguyễn Văn Dũng (2009), Công nghệ sản xuất gốm sứ, Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật.

[6]. Vũ Đình Đấu (2009), Công nghệ và thiết bị sản xuất xi măng poóc lăng, Nhà Xuất Bản Xây Dựng.

[7]. Nguyễn Văn Huyền (2005), Sổ tay đối chiếu kim loại thông dụng, Nhà Xuất Bản Xây Dựng.

[8]. PGS. TS. Phạm Duy Hữu, PGS. TS. Vũ Đức Chính, TS. Đào Văn Đông, ThS. Nguyễn Thanh Sang (2008), Bê tông asphalt, Nhà Xuất Bản Giao Thông Vận Tải.

[9]. PGS. TS. Phạm Duy Hữu, ThS. Nguyễn Long (2013), Bê tông cường độ cao, Nhà Xuất Bản Xây Dựng.

[10]. Phùng Văn Lự, Phạm Duy Hữu, Phan Khắc Trí (2013), Vật liệu xây dựng, Nhà Xuất Bản Giáo Dục Việt Nam. [11]. Phùng Văn Lự, Nguyễn Anh Đức, Phạm Hữu Hanh, Trịnh Hồng Tùng (2012), Bài tập vật liệu xây dựng, Nhà Xuất Bản Giáo Dục Việt Nam. [12]. GS. TS. Nguyễn Tấn Quý, TS. Nguyễn Thiện Ruệ (2003), Giáo trình công nghệ bê tông xi măng, Nhà Xuất Bản Giáo Dục Việt Nam. [13]. TS. Nguyễn Như Quý (2009), Công nghệ vật liệu cách nhiệt, Nhà Xuất Bản Xây Dựng.

[14]. GS. TSKH. Nguyễn Thúc Tuyên, TS. Nguyễn Ngọc Sơn, KS. Nguyễn Tiến Trung (2004), Kiểm tra chất lượng vật liệu xây dựng theo tiêu chuẩn nước ngoài, Nhà Xuất Bản Giao Thông Vận Tải.

[15]. TCVN 358:1970 Gỗ - Phương pháp xác định độ ẩm khi thử cơ lí.

[16]. TCVN 359:1970 Gỗ - Phương pháp xác định độ hút ẩm.

[17]. TCVN 360:1970 Gỗ - Phương pháp xác định độ dãn dài.

[18]. TCVN 361:1970 Gỗ - Phương pháp xác định độ co rút.

[19]. TCVN 362:1970 Gỗ - Phương pháp xác định khối lượng thể tích.

- 190 -

[20]. TCVN 363:1970 Gỗ - Phương pháp xác định giới hạn bền khi nén.

[21]. TCVN 364:1970 Gỗ - Phương pháp xác định giới hạn bền khi kéo.

[22]. TCVN 365:1970 Gỗ - Phương pháp xác định giới hạn bền khi uốn tĩnh.

[23]. TCVN 367:1970 Gỗ - Phương pháp xác định giới hạn khi trượt và cắt.

[24]. TCVN 368:1970 Gỗ - Phương pháp xác định chống tách.

[25]. TCVN 369:1970 Gỗ - Phương pháp xác định độ cứng.

[26]. TCVN 370:1970 Gỗ - Phương pháp xác định các chỉ tiêu biến dạng đàn hồi.

[27]. TCVN 1072:1971 Gỗ - Phân nhóm theo tính chất cơ lí.

[28]. TCVN 1073:1971 Gỗ tròn - Kích thước cơ bản.

[29]. TCVN 1074:1971 Gỗ tròn - Khuyết tật.

[30]. TCVN 1075:1971 Gỗ xẻ - Kích thước cơ bản.

[31]. TCVN 1659:1975 Kim loại và hợp kim - Nguyên tắc đặt ký hiệu.

[32]. TCVN 1765:1975 Thép cacbon kết cấu thông thường - Mác thép và yêu cầu kỹ thuật.

[33]. TCVN 1767:1975 Thép đàn hồi - Mác thép và yêu cầu kỹ thuật.

[34]. TCVN 2293:1978 Gia công gỗ - Yêu cầu chung về an toàn.

[35]. TCVN 3104:1979 Thép kết cấu hợp kim thấp - Mác, yêu cầu kỹ thuật.

[36]. TCVN 3986:1985 Kí hiệu chữ trong xây dựng.

[37]. TCVN 1453:1986 Ngói xi măng cát.

[38]. TCVN 4353:1986 Đất sét để sản xuất ngói nung - Yêu cầu kỹ thuật.

[39]. TCVN 4459:1987 Hướng dẫn pha trộn và sử dụng vữa xây dựng.

[40]. TCVN 2231:1989 Vôi canxi cho xây dựng.

[41]. TCVN 4710:1989 Gạch chịu lửa samôt.

[42]. TCVN 4723:1989 Thiết bị gia công gỗ - Yêu cầu chung về an toàn đối với kết cấu máy.

[43]. TCVN 4810:1989 Gỗ - Phương pháp thử cơ lý - Thuật ngữ và định nghĩa (phần đầu).

[44]. TCVN 2219:1991 Đá canxi cacbonat để nung vôi xây dựng.

[45]. TCVN 5440:1991 Bê tông - Kiểm tra và đánh giá độ bền - Quy định chung.

[46]. TCVN 5505:1991 Bảo quản gỗ - Yêu cầu chung.

[47]. TCVN 5592:1991 Bê tông nặng - Yêu cầu bảo dưỡng ẩm tự nhiên.

[48]. TCVN 5691:1992 Xi măng poóc lăng trắng.

[49]. TCVN 3105:1993 Hỗn hợp bê tông nặng và bê tông nặng - Lấy mẫu, chế tạo và bảo dưỡng mẫu thử.

[50]. TCVN 3106:1993 Hỗn hợp bê tông nặng - Phương pháp thử độ sụt.

- 191 -

[51]. TCVN 3107:1993 Hỗn hợp bê tông nặng - Phương pháp Vebe thử độ cứng.

[52]. TCVN 3108:1993 Hỗn hợp bê tông nặng - Phương pháp xác định khối lượng thể tích.

[53]. TCVN 3109:1993 Hỗn hợp bê tông nặng - Phương pháp xác định tách vữa và độ tách nước.

[54]. TCVN 3110:1993 Hỗn hợp bê tông nặng - Phương pháp phân tích thành phần.

[55]. TCVN 3111:1993 Hỗn hợp bê tông nặng - Phương pháp xác định hàm lượng bọt khí.

[56]. TCVN 3112:1993 Hỗn hợp bê tông nặng - Phương pháp xác định khối lượng riêng.

[57]. TCVN 3113:1993 Bê tông nặng - Phương pháp xác định độ hút nước.

[58]. TCVN 3114:1993 Bê tông nặng - Phương pháp xác định độ mài mòn.

[59]. TCVN 3115:1993 Bê tông nặng - Phương pháp xác định khối lượng thể tích.

[60]. TCVN 3116:1993 Bê tông nặng - Phương pháp thử độ chống thấm nước.

[61]. TCVN 3117:1993 Bê tông nặng - Phương pháp xác định độ co.

[62]. TCVN 3118:1993 Bê tông nặng - Phương pháp thử cường độ nén.

[63]. TCVN 3119:1993 Bê tông nặng - Phương pháp xác định cường độ kéo khi uốn.

[64]. TCVN 3120:1993 Bê tông nặng - Phương pháp thử cường độ kéo khi bửa.

[65]. TCVN 5726:1993 Bê tông nặng - Phương pháp xác định cường độ lăng trụ và mô đun đàn hồi khi nén tĩnh.

[66]. TCVN 3786:1994 Ống sành thoát nước và phụ tùng.

[67]. TCVN 5838:1994 Nhôm và hợp kim nhôm thanh, thỏi, ống và frofin yêu cầu kỹ thuật chung.

[68]. TCVN 5839:1994 Nhôm và hợp kim nhôm - Thanh, thỏi, ống và frofin - Tính chất cơ lý.

[69]. TCVN 1452:1995 Ngói đất sét nung - Yêu cầu kỹ thuật.

[70]. TCVN 5910:1995 Nhôm và hợp kim nhôm gia công áp lực - Thành phần hóa học và dạng sản phẩm - Phần 1: Thành phần hóa học.

[71]. TCVN 6025:1995 Bê tông - Phân mác theo cường độ nén.

[72]. TCVN 6065:1995 Gạch xi măng lát nền.

[73]. TCVN 6071:1995 Nguyên liệu để sản xuất xi măng poóc lăng - Hỗn hợp sét.

[74]. TCVN 6074:1995 Gạch lát granito.

[75]. TCVN 6227:1996 Cát tiêu chuẩn ISO để xác định cường độ của xi măng.

[76]. TCVN 6072:1996 Nguyên liệu để sản xuất xi măng poóc lăng - Đá vôi - Yêu cầu kỹ thuật.

[77]. TCVN 3212:1997 Vữa và hỗn hợp vữa - Phương pháp thử cơ lý.

- 192 -

[78]. TCVN 6220:1997 Cốt liệu nhẹ cho bê tông - Sỏi, dăm sỏi và cát keramzit - Yêu cầu kỹ thuật.

[79]. TCVN 1451:1998 Gạch đặc đất sét nung.

[80]. TCVN 6414:1998 Gạch gốm ốp lát - Yêu cầu kỹ thuật.

[81]. TCVN 6416:1998 Vật liệu chịu lửa - Vữa samốt.

[82]. TCVN 6883:2001 Gạch gốm ốp lát - Gạch granite - Yêu cầu kỹ thuật.

[83]. TCVN 6884:2001 Gạch gốm ốp lát có độ hút nước thấp - Yêu cầu kỹ thuật.

[84]. TCVN 7132:2002 Gạch gốm ốp lát - Định nghĩa, phân loại, đặc tính kỹ thuật và ghi nhãn.

[85]. TCVN 7133:2002 Gạch gốm ốp lát, nhóm BII b (6% < E ≤ 10% ) - Yêu cầu kỹ thuật.

[86]. TCVN 7134:2002 Gạch gốm ốp lát, nhóm BIII (E > 10% ) - Yêu cầu kỹ thuật.

[87]. TCVN 7195:2002 Ngói tráng men.

[88]. TCVN 3121-3:2003 Vữa xây dựng - Phương pháp thử - Phần 3: Xác định độ lưu động của vữa tươi (phương pháp bàn dằn).

[89]. TCVN 3121-8:2003 Vữa xây dựng - Phương pháp thử - Phần 8: Xác định khả năng giữ độ lưu động của vữa tươi.

[90]. TCVN 3121-9:2003 Vữa xây dựng - Phương pháp thử - Phần 9: Xác định bắt đầu đông kết của vữa tươi.

[91]. TCVN 3121-10:2003 Vữa xây dựng - Phương pháp thử - Phần 10: Xác định khối lượng thể tích mẫu vữa đóng rắn.

[92]. TCVN 3121-11:2003 Vữa xây dựng - Phương pháp thử - Phần 11: Xác định cường độ uốn và nén của vữa đã đóng rắn.

[93]. TCVN 3121-18:2003 Vữa xây dựng - Phương pháp thử - Phần 18: Xác định độ hút nước mẫu vữa đã đóng rắn.

[94]. TCVN 4030:2003 Xi măng - Phương pháp xác định độ mịn.

[95]. TCVN 4314: 2003 Vữa xây dựng - Yêu cầu kỹ thuật.

[96]. TCVN 5438:2004 Xi măng - Thuật ngữ và định nghĩa.

[97]. TCVN 5439:2004 Xi măng phân loại.

[98]. TCVN 5441:2004 Vật liệu chịu lửa - Phân loại.

[99]. TCVN 7445-1:2004 Xi măng giếng khoan chủng loại G. [100]. TCVN 7446-1:2004 Thép - Phân loại. Phần 1: Phân loại thép không hợp kim và thép hợp kim trên cơ sở thành phần hóa học.

[101]. TCVN 7446-2:2004 Thép - Phân loại. Phần 2: Phân loại thép không hợp kim và thép hợp kim theo cấp chất lượng chính và đặc tính hoặc tính chất sử dụng.

- 193 -

[102]. TCVN 10302:2004 Phụ gia hoạt tính tro bay dùng cho bê tông, vữa xây dựng và xi măng.

[103]. TCVN 6070:2005 Xi măng - Phương pháp xác định nhiệt thủy hóa.

[104]. TCVN 6073:2005 Sản phẩm sứ vệ sinh - Yêu cầu kỹ thuật.

[105]. TCVN 7483:2005 Gạch ốp lát đùn dẻo - Yêu cầu kỹ thuật.

[106]. TCVN 7484:2005 Vật liệu chịu lửa - Gạch cao alumin.

[107]. TCVN 7493:2005 Bitum - Yêu cầu kỹ thuật.

[108]. TCVN 256:2006 Vật liệu kim loại - Thử độ cứng Brinell.

[109]. TCVN 7570:2006 Cốt liệu cho bê tông và vữa - Yêu cầu kỹ thuật.

[110]. TCVN 1415:2007 Xỉ hạt lò cao dùng để sản xuất xi măng.

[111]. TCVN 6069:2007 Xi măng poóc lăng ít tỏa nhiệt.

[112]. TCVN 7569:2007 Xi măng alumin.

[113]. TCVN 7708:2007 Vật liệu chịu lửa - Vữa cao alumin.

[114]. TCVN 7709:2007 Vật liệu chịu lửa - Vữa manhêdi.

[115]. TCVN 7713:2007 Xi măng - xác định sự thay đổi chiều dày thanh vữa trong dung dịch sufat.

[116]. TCVN 7745:2007 Gạch gốm ốp lát ép bán khô - Yêu cầu kỹ thuật.

[117]. TCVN 141:2008 Xi măng poóc lăng - Phương pháp phân tích hóa học.

[118]. TCVN 7899-1:2008 Gạch gốm ốp lát - Vữa, keo chít mạch và dán gạch - Phần 1: Thuật ngữ, định nghĩa và yêu cầu kỹ thuật đối với vữa, keo dán gạch.

[119]. TCVN 7951:2008 Hệ chất kết dính gốc nhựa epoxy cho bê tông - Yêu cầu kỹ thuật.

[120]. TCVN 1450:2009 Gạch rỗng đất sét nung.

[121]. TCVN 2682:2009 Xi măng poóc lăng - Yêu cầu kỹ thuật.

[122]. TCVN 6260:2009 Xi măng poóc lăng hỗn hợp - Yêu cầu kỹ thuật.

[123]. TCVN 6355:2009 Gạch xây - Phương pháp thử.

[124]. TCVN 7476:1999 Gạch bê tông tự chèn.

[125]. TCVN 8046:2009 Gỗ - Xác định độ hút ẩm.

[126]. TCVN 8048:2009 Gỗ - Phương pháp thử cơ lý.

[127]. TCVN 8218:2009 Bê tông thủy công - Yêu cầu kỹ thuật.

[128]. TCVN 8219:2009 Hỗn hợp bê tông thủy công và bê tông thủy công - Phương pháp thử.

[129]. TCVN 8228:2009 Hỗn hợp bê tông thủy công - Yêu cầu kỹ thuật.

[130]. TCVN 8255:2009 Vật liệu chịu lửa - Gạch manhêdi.

[131]. TCVN 8262:2009 Tro bay - Phương pháp phân tích hóa học.

[132]. TCVN 6016:2011 Xi măng - Phương pháp thử - Xác định cường độ.

- 194 -

[133]. TCVN 8816:2011 Nhũ tương nhựa đường polyme gốc axit.

[134]. TCVN 8817-1:2011 Nhũ tương nhựa đường axit - Phần 1: Yêu cầu kỹ thuật.

[135]. TCVN 8819:2011 Mặt đường bê tông nhựa nóng - Yêu cầu thi công và nghiệm thu.

[136]. TCVN 8820:2011 Hỗn hợp bê tông nhựa nóng - Thiết kế theo phương pháp Marshall.

[137]. TCVN 8825:2011 Phụ gia khoáng cho bê tông đầm lăn.

[138]. TCVN 8826:2011 Phụ gia hóa học cho bê tông.

[139]. TCVN 8827:2011 Phụ gia khoáng hoạt tính cao dùng cho bê tông và vữa Silicafume và tro trấu nghiền mịn.

[140]. TCVN 8828:2011 Bê tông - Yêu cầu bảo dưỡng ẩm tự nhiên.

[141]. TCVN 8878:2011 Phụ gia công nghệ cho sản xuất xi măng.

[142]. TCVN 9028:2011 Vữa cho bê tông nhẹ.

[143]. TCVN 9032:2011 Vật liệu chịu lửa - Gạch kiềm tính manhêdi spinel và manhêdi crôm dung cho lò quay.

[144]. TCVN 9034:2011 Vữa và bê tông chịu axit.

[145]. TCVN 9035:2011 Hướng dẫn lựa chọn và sử dụng xi măng trong xây dựng.

[146]. TCVN 9133:2011 Ngói gốm tráng men.

[147]. TCVN 9139:2011 Công trình thủy lợi - Kết cấu bê tông, bê tông cốt thép vùng ven biển - Yêu cầu kỹ thuật.

[148]. TCVN 4506:2012 Nước cho bê tông và vữa - Yêu cầu kỹ thuật.

[149]. TCVN 5574:2012 Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế.

[150]. TCVN 8873:2012 Xi măng nở.

[151]. TCVN 8874:2012 Phương pháp thử - Xác định độ nở hãm của vữa xi măng nở.

[152]. TCVN 8875:2012 Phương pháp thử - Xác định thời gian đông kết của vữa xi măng bằng kim vicat cải biến.

[153]. TCVN 8876:2012 Phương pháp thử - Xác định hàm lượng bọt khí trong vữa xi măng.

[154]. TCVN 9189:2012 Định lượng các khoáng cơ bản trong clanhke xi măng poóc lăng bằng nhiễu xạ tia X theo phương pháp chuẩn trong.

[155]. TCVN 9202:2012 Xi măng xây trát.

[156]. TCVN 9204:2012 Vữa xi măng khô trộn sẵn không co.

[157]. TCVN 9205:2012 Cát nghiền cho bê tông và vữa.

[158]. TCVN 9334:2012 Bê tông nặng - Phương pháp xác định cường độ nén bằng súng bật nẩy.

- 195 -

[159]. TCVN 9335:2012 Bê tông nặng - Phương pháp thử không phá hủy - Xác định cường độ nén sử dụng kết hợp máy đo siêu âm và súng bật nẩy.

[160]. TCVN 9337:2012 Bê tông nặng - Xác định độ thấm ion clo bằng phương pháp đo điện lượng.

[161]. TCVN 9338:2012 Hỗn hợp bê tông nặng - Phương pháp xác định thời gian đông kết.

[162]. TCVN 9339:2012 Bê tông và vữa xây dựng - Phương pháp xác định pH bằng máy đo pH. [163]. TCVN 9340:2012 Hỗn hợp bê trộn sẵn - Yêu cầu cơ bản đánh giá chất lượng và nghiệm thu.

[164]. TCVN 9346:2012 Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Yêu cầu bảo vệ chống ăn mòn trong môi trường biển.

[165]. TCVN 9357:2012 Bê tông nặng - Phương pháp thử không phá hủy - Đánh giá chất lượng bê tông bằng vận tốc xung siêu âm.

[166]. TCVN 9382:2012 Chỉ dẫn kỹ thuật chọn thành phần bê tông sử dụng cát nghiền.

[167]. TCVN 9488:2012 Xi măng đóng rắn nhanh.

[168]. TCVN 9490:2012 Bê tông - Xác định cường độ kéo nhổ.

[169]. TCVN 7024:2013 Clanhke xi măng poóc lăng.

[170]. TCVN 7744: 2013 Gạch terazo.

[171]. TCVN 9501: 2013 Xi măng đa cấu tử.

[172]. TCVN 9807: 2013 Thạch cao dung để sản xuất xi măng.

[173]. TCVN 8044:2014 Gỗ - Phương pháp lấy mẫu và yêu cầu chung đối với các phép thử cơ lý mẫu nhỏ từ gỗ tự nhiên.

[174]. TCVN 10303:2014 Bê tông - Kiểm tra và đánh giá cường độ chịu nén.

[175]. TCVN 10306:2014 Bê tông cường độ cao - Thiết kế thành phần mẫu hình trụ.

[176]. TCVN 10403:2015 Công trình thủy lợi - Đập bê tông đầm lăn - Thi công và nghiệm thu.

[177]. TCVN 6017:2015 Xi măng - Phương pháp xác định thời gian đông kết và độ ổn định thể tích.

[178]. TCVN 10796:2015 Cát mịn cho bê tông và vữa.

[179]. TCVN 6477:2016 Gạch bê tông.

[180]. TCVN 6882:2016 Phụ gia khoáng cho xi măng.

[181]. TCVN 11585:2016 Xỉ hạt lò cao nghiền mịn dùng cho bê tông và vữa.

[182]. TCVN 7959:2017 Bê tông nhẹ - Sản phẩm bê tông khí chưng áp - Yêu cầu kỹ thuật.

- 196 -

[183]. TCVN 9029:2017 Bê tông nhẹ - Sản phẩm bê tông bọt và bê tông khí không chưng áp - Yêu cầu kỹ thuật.

[184]. TCVN 11833:2017 Thạch cao phospho dùng để sản xuất xi măng.

[185]. TCVN 12041:2017 Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Yêu cầu chung về thiết kế độ bền lâu và tuổi thọ trong môi trường xâm thực.

[186]. TCVN 6067:2018 Xi măng poóc lăng bền sun phát - Yêu cầu kỹ thuật.

[187]. TCVN 11970:2018 Xi măng - Xác định nhiệt thủy hóa theo phương pháp bán đoạn nhiệt.

[188]. TCVN 12209:2018 Bê tông tự lèn - Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử.

[189]. 22 TCN 63:1984 Quy trình thí nghiệm vật liệu nhựa đường.

[190]. 22 TCN 58:1984 Quy trình thí nghiệm bột khoáng chất dùng cho bê tông nhựa đường.

[191]. 22 TCN 249:1998 Quy trình công nghệ thi công và nghiệm thu mặt đường bê tông nhựa.

[192]. 14 TCN 80:2001 Vữa thủy công - Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử.

[193]. 22 TCN 276:2001 Thành phần và quy trình chế tạo bê tông mác M60 - M80 từ xi măng PC 40 trở lên.

[194]. 14 TCN 67:2002 Xi măng dùng cho bê tông thủy công - Phương pháp thử.

[195]. TCXD 85:1981 Gạch lát lá dừa.

[196]. TCXD 86:1981 Gạch chịu axit.

[197]. TCXD 90:1982 Gạch lát đất sét nung.

[198]. TCXD 111:1983 Gạch trang trí đất sét nung.

[199]. TCXD 127:1985 Cát mịn để làm bê tông và vữa - Hướng dẫn sử dụng.

[200]. TCXD 191:1996 Bê tông và vật liệu làm bê tông - Thuật ngữ và định nghĩa.

[201]. TCXD 199:1997 Nhà cao tầng - Kỹ thuật chế tạo bê tông mác 400 - 600.

[202]. TCXDVN 305:2004 Bê tông khối lớn - Quy phạm thi công và nghiệm thu.

[203]. TCXDVN 330:2004 Nhôm hợp kim định hình dùng trong xây dựng yêu cầu kỹ thuật và kiểm tra chất lượng sản phẩm.

[204]. TCXDVN 239:2006 Bê tông nặng - Chỉ dẫn đánh giá cường độ bê tông trên kết cấu công trình.

[205]. ASTM-C231 Standard Test Method for Air Content of Freshly Mixed Concrete by the Pressure Method.

[206]. AASHTO T96 -02 (2006) Resistance to degradation of small size coarse aggregate by abrasion and impact in Los Angeles machine.

- 197 -

PHỤ LỤC PHỤ LỤC A. BẢNG LIÊN HỆ GIỮA CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐỘ DÀI ĐƠN VỊ 1km 1m 1cm 1mm 1µm 1nm O

km

m

cm

mm

µm

nm

1 10 −3 10 −5 10 −6 10 −9 10 −12 10 −13

10 3 1 10 −2 10 −3 10 −6 10 −9 10 −10

10 5 10 2 1 10 −1 10 −4 10 −7 10 −8

10 6 10 3 10 1 10 −3 10 −6 10 −7

10 9 10 6 10 4 10 3 1 10 −3 10 −4

10 12 10 9 10 7 10 6 10 3 1 10 −1

O

in

fut

Hải lý

3,937×10 4 39,37 0,3937 3,937×10 −2 3,937×10 −5 3,937×10 −8 3,937×10 −9

3,28×10 3 3,28 3,28 3,28×10 −2 3,28×10 −3 3,28×10 −6 3,28×10 −9

0,54 0,54×10 −3 0,54×10 −5 0,54×10 −6 0,54×10 −7 0,54×10 −10 0,54×10 −13

A

10 13 10 10 10 8 10 7 10 4 10 1

1A 1in 2,54 25,4 1 2,54×10 −5 2,54×10 −2 2,54×10 4 2,54×10 7 2,54×10 8 3,28×10 −10 0,54×10 −14 1fut 3,048×10 −4 0,3048 3,048 3,048×10 2 3,048×10 5 3,048×10 8 3,048×10 9 12 1 0,54×10 −17 1Hải 1,852 1,852×10 3 1,852×10 5 1,852×10 6 1,852×10 9 1,852×10 12 1,852×10 13 7,29×10 4 6,075×10 3 1 lý PHỤ LỤC B. BẢNG LIÊN HỆ GIỮA CÁC ĐẠI LƯỢNG ÁP SUẤT MPa

ĐƠN VỊ 1MPa 1Pa 1bar 1kG/cm 2 1atm 1mm H 2O 1psi

(N mm ) 2

(1N mm ) (1N m ) (1daN cm ) 2

2

2

1 10 −6 10 −1 9,81×10 −2 0,101325 9,81×10 −6 6895×10 −6

Pa

(N m ) 2

bar

(daN cm ) 2

kG/cm 2

10 10,2 10 6 1 10 −5 10,2×10 −6 1 1,02 10 5 4 0,981 1 9,81×10 6 1,01325 1,0335 0,101325×10 −5 9,81 9,81×10 10 −4 6895 0,0703 6895×10 −5

198

atm

mm H 2O

psi

9,87 145,04 102×10 3 0,102 9,87×10 −6 145,04×10 −6 0,987 10,2×10 3 145,04×10 −1 0,968 14,223 10×10 3 3 1 14,696 10,335×10 −5 1 9,68×10 1422,8×10 −6 0,68 703 1