Tải bản đầy đủ (.pdf) (39 trang)

Giáo trình Vật liệu xây dựng - Trường Cao đẳng nghề Đồng Tháp

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (745.69 KB, 39 trang )

TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐỒNG THÁP
KHOA CƠ KHÍ XÂY DỰNG

GIÁO TRÌNH
MH: VẬT LIỆU XÂY DỰNG

LƯU HÀNH NỘI BỘ

Biên soạn: Tổ Bộ Môn Xây Dựng

1


CHƯƠNG 1
NHỮNG TÍNH CHẤT CHỦ YẾU
CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG

Vật liệu xây dựng là gì?
- Các VLXD có thể tồn tại ở trạng thái rắn hay lỏng, có nguồn gốc tự nhiên hay nhân
tạo, có bản chất vô cơ hay hữu cơ.
- Bản chất vật lí của VLXD được xác định bằng các thông số vật lí đặc trưng cho thành
phanà và cấu trúc, thí dụ như: khối lượng riêng, khối lượng thể tích, độ rỗng, độ mịn…
- Các tính chất của VLXD được quyết định bởi thành phần và cấu trúc nội bộ của nó.
I. CÁC THƠNG SỐ VẬT LÝ CHỦ YẾU
1.1 Khối lượng riêng: (

a

)

a. Định nghóa:


Là khối lượng của đơn vị thể tích vật liệu ở trạng thái hoàn toàn đặc.
b. Công thức:
a

=

m
Va

( g/cm3)

Trong đó:
m: là khối lượng khô của vật liệu (g)
Va : là thể tích đặc cuSûa vật liệu (cm3)
c. Phương pháp xác định:
+ m(g): sấy khô ở nhiệt độ (105-110)o C đến khối lượng không đổi, sau đó
đem cân.
+Va(cm3): vật liệu hoàn toàn đặc, có kích thước hình học rõ ràng → dùng
phương pháp đo mẫu.
+ Vật liệu đặc hoàn toàn nhưng không có kích thước hình học rõ ràng → dùng
phương pháp dời chỗ.
+ Vật liệu rỗng: → nghiền nhỏ 0.01mm →dùng bình tỉ trọng.
1.2 Khối lượng thể tích: (

o

)

a. Định nghóa:


Biên soạn: Tổ Bộ Môn Xây Dựng

2


Là khối lượng của một đơn vị thể tích vật liệu ở trạng thái tự nhiên.
b. Công thức:
o

=

m
Vo

( g/cm 3 )

Trong đó:
+ m: khối lượng khô của vật liệu (g)
+ V o : thể tích tự nhiên của vật liệu (cm 3 )
c. Phương pháp xác định:
+ m(g): xác định tương tự như trên.
+ V o (cm 3 ):
- Vật liệu có kích thước hình học rõ ràng → phương pháp đo mẫu.
- Vật liệu không có kích thước hình học rõ ràng thì ta bọc mẫu bằng parafine đun
chảy → dùng phương pháp nước dời chỗ.
1.3 Các tính chất vật lý khác
1.3.1 Độ đặc: (đ)
Là tỉ số giữa thể tích đặc và thể tích tự nhiên của vật liệu.
đ=


Va

 100%  o  100%
Vo
a

1.3.2 Độ rỗng: (r)
Là tỉ số giữa thể tích rỗng và thể tích tự nhiên của vật liệu.
r=


Vr
 100% = (1- o )  100%.
a
Vo

2. CÁC TÍNH CHẤT CƠ HỌC CHỦ YẾU:
2.1 Cường độ chịu lực của vật liệu:
Cøng độ chịu lực là khả năng của nó chịu được tác dụng của các ngoại lực như: tải
trọng gió bão, sự thay đổi nhiệt độ.
a. Phương pháp xác định:
- Phương pháp phá hoại mẫu.
- Phươngpháp không phá hoại mẫu.
b. Cường độ chịu nén, kéo:

Biên soạn: Tổ Bộ Môn Xây Dựng

3



P max n,k
R n,k =
( KG/cm 2 )
F
1KG = 9.806 N
Trong đó:

+ P max n,k (KG): ngoại lực lớn nhất tác dụng gây phá hoại mẫu
+ F(cm 2 ): diện tích tác dụng mẫu.

c. Cường độ chịu uốn: (KG/cm 2 )
a.Dầm chịu uốn do tác dụng lực P đặt giữa nhịp.
Pmax

Ru =

Pl
4W
l
.
3

b.Dầm chịu tác dụng hai lực P cách a =

Pmax

Ru =

Pmax


P(l  a)
.
2W

Trong đó: + l: là nhịp tính toán của nhịp.
+ W: là moment kháng chống uốn.
=>Dầm có tiết diện:
- Hình chữ nhật: W=

bh 2
6

b3 h3

- Hình vuông: W=
6
6
- Hình tròn: W=

D 3
32

.

( b, h, D(cm) chiều rộng, chiều cao, đường kính của dầm).
2.2 Độ cứng:
a.Khái niệm:
Độ cứng của vật lịêu là khả năng của vật liệu chống lại sự xuyên tâm của vật liệu
khác cứng hơn nó.
b.Độ cứng P Brinel ( KG/mm 2 ):


Biên soạn: Tổ Bộ Môn Xây Dựng

4


P
D

H Br =

2P

d

  D( D  D 2  d 2 )

Trong đó: + P(KG): lực ấn bi thép.
+ D(mm): đường kính bi thép.
+ d(mm) : đường kính vết lõm hình chỏm cầu.
c.Độ cứng Morh:
Chỉ số
độ cứng

Khoáng vật mẫu

Đặc điểm độ cứng

1


Tale (phấn): Mg 3 Si4 O10  OH  2 .

Rạch được dễ dàng bằng móng tay.

2

Thạch cao: CaSO4.2H2O.

Rạch được móng tay.

3

Canxit: CaCO3.

Rạch được dễ dàng bằng dao thép.

4

Fluorit: CaF2.

Rạch được bằng dao thép(ấn nhẹ)

5

Apatit (lân khoáng)

Rạch được bằng dao thép(ấn mạnh).

6


Octoclaz: K AlSi 3O8  .

Làm trầy(xước)kính.

7

Thạch anh: SiO2.

8

Topaze: Al2 SiO4  F3OH .

7  10: raïch được kinh theo mức độ tăng
dần.

9

Corindon

10

Kim cương: C
* Độ mài mòn:

- Là độ mòn khối lượng trên một đơn vị diện tích mẫu bị mài mòn trên máy thí
nghiệm.
- Độ mài mòn được tính theo công thức:

Biên soạn: Tổ Bộ Môn Xây Dựng


5


Mn =

G1  G2
F

(g/cm2).

Trong đó: + G 1 : khối lượng mẫu trước thí nghiệm(g).
+ G 2 : khối lượng mẫu sau thí nghiệm(g).
+ F: diện tích chịu mài mòn(cm 2 ).
* Độ hao mòn:
Đặc trưng cho tính chất của vật liệu vừa chịu mài mòn, vừa chịu va chạm.
2.3.Tính đàn hồi, tính dẻo, dòn:
a.Tính đàn hồi:
Dưới tác dụng của ngoại lực, vật liệu bị biến dạng. Khi ngưng tác dụng ngoại lực thì
vật liệu được phục hồi hình dạng ban đầu.
b.Tính dẻo:
Vật liệu bị biến dạng dưới tác dụng của ngoại lực và nó không phục hồi được hình
dạng ban đầu khi thôi tác dụng ngoại lực.
c.Tính mòn:
Vật lệu không có hình thái biến dạng dẻo trước khi bị phá hoại dước tác dụng của
ngoại lực tới một giới hạn nào đó.

Biên soạn: Tổ Bộ Môn Xây Dựng

6



CHƯƠNG 2
VẬT LIỆU ĐÁ THIÊN NHIÊN

I.KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI
1.1. KHÁI NIỆM:
Vật liệu đá thiên nhiên là VLXD được sản xuất bằng cách gia công cơ học (nỗ mìn, đục,
chạm, cưa, đánh bóng…) các loại đá thiên nhiên.
Ưu điểm:
+ Cường độ chịu nén cao.
+Tương đối ổn định trong môi trường xây dựng.
+Dùng làm vật liệu trang trí.
Nhược điểm:
+Khối lượng thể tích lớn.
+Vận chuyển và thi công khó khăn.
+Gia công phức tạp
1.2. PHÂN LOẠI:
1) Đá macma:
Được tạo thành do sự nguội đặc và kết tinh của những chất nóng chảy phức tạp
bên trong lòng trái đất được gọi là chất macma.
a.Đá macma phún suất:
Chất macma theo kẻ nứt tròn ra ngoài mặt trất.Nơi đây sự mất nhiệt xãy ra rất
nhanh nên chất macma nguội đặc mau lệ tạo thành đá có nhiều lỗ rỗng nhẹ có thể nỗi
trên mặt nước.
b. Đá macma xâm nhập:
Ở sâu hơn trong lòng trái đất, chịu áp lực lớn hơn của các lớp bên trên và
nguội từ từ tạo thành đá có độ đặc chắc và cường độ cao hơn, ít hút nước hơn.
2) Đá trầm tích:
Được tạo thành từ những vật liệu bủn nát của các loại đá có trước hoặc do xác của
sinh vật tích tụ tạo thành. Những vật liệu bủn nát này gọi là chất trầm tích sẽ từ từ hoá


Biên soạn: Tổ Bộ Môn Xây Dựng

7


cứng hoặc kết dính nhờ một loại ximăng thiên nhiên. Đá trầm tích có độ cứng, độ đặc và
cường độ chịu lực thấp hơn đá macma nhưng độ hút nước lại cao hơn.
-

Cơ học: là sản phẩm phân hóa của nhiều loại đá có trước (cát, sỏi, đất sét,…).

-

Hóa học: do các khoáng vật hoà tan trong nước rồi lắng đọng tạo thành (đá thạch
cao…).

-

Hữu cơ: do xác của động - thực vật chết đi rồi tích tụ lại tạo thành.

3) Đá biến chất:
Được tạo thành từ sự biến tích của đá macma, đá trầm tích do tác đông của nhiệt độ
cao và áp lực lớn.
2. THÀNH PHẦN TÍNH CHẤT VÀ CƠNG DỤNG CỦA MỘT SỐ LOẠI ĐÁ THƯỜNG
DÙNG:
2.1. Nhóm đá macma:
a. Đá granite (đá hoa cương):
- Có màu tro nhạt, vàng nhạt, màu hồng,  0  2600kg / m 3 ,  0  2700kg / m 3 , Rn =
12002500kg/m2, Hp  1%, ñc = 6  7

- Chống phong hóa tốt, độ chịu lửa kém.
- Dùng để áp lát, xây tường, trụ, xây các công trình.
b. Đá gabro:
- Có màu xanh xám, xanh đen,  0 = 2000  3500kg/m3, Rn = 200  2800kg/m2.
- Duøng làm đá dăm, đá tấm.
c. Đá bazan:

 0 = 2900  3500kg/m3.
Rn =1000  5000kg/m2.
- Công dụng như đá gabro nhưng trọng lượng nặng hơn.
2.2. Nhóm đá trầm tích:
- Thạch cao: sx chất kết tinh dạng bột, thạch cao xd,
- Cát, sỏi: chế tạo vữa, bêtông.
- Đất sét: sx gạch ngói, ximăng.
- Đá vôi: sx vôi, sx bêtông.
2.3. Nhóm đá biến chất:
a. Đá gnai: (phiến đá ma)

Biên soạn: Tổ Bộ Môn Xây Dựng

8


Có cấu tạo phân lớp dùng chủ yếu là tấm áp lòng hồ, vìa kêng, lát vóa hè.
b. Đá hoa:
Có nhiều màu xen kẻ vân hoa dùng làm ốp, lát hay sx bêtông.
c. Diệp thạch sét:
Có màu xanh sẫm, đậm, ổn định về môi trường không khí, không bị nước phá
hoại, dùng để sx tấm lợp.
3. VẬT LIỆU ĐÁ THIÊN NHIÊN:

1. Sử dụng đá:
Trong xây dựng, vật liệu đá thiên nhiên được sử dụng. Có loại không cần phải gia
công. Có loại phải gia công từ đơn giản đến phức tạp.
2. Ăn mòn đá thiên nhiên:
- Trong môi trường nước có chứa CO2 cao
CaCO3 + H2O + CO2 → Ca(HCO3)2
- Trong môi trường nước có axít
CaCO3 +2HCL = CaCL2 + H2O + CO2
- Ngoài ra đá có thể bị phá hoại do sự giản nở nhiệt không đều.
3. Biện pháp khắc phục:
- Florua hóa bề mặt đá, tăng tính chống thấm của đá bằng các chất kết tủa mới sinh
ra.
2CaCO3 +MgSiFC → 2CaF2 + MgF2 ↓ + SiO2 + 2CO2 ↑
- Ngoài ra có thể dùng Gudrong/Bitum để chống thấm quét lên bề mặt của đá.
- Gia công thật nhẵn bề mặt đá và thoát nước cho công trình.

Biên soạn: Tổ Bộ Môn Xây Dựng

9


CHƯƠNG 3
VẬT LIỆU GỐM XÂY DỰNG

I. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI:
1.Khái niệm:
Gốm xây dựng là loại vật liệu được sản xuất từ nguyên liệu chính là đất sét, bằng
cách tạo hình và nung ở nhiệt độ cao. Do quá trình biến đổi lý hóa trong không khí
nung nên gốm xây dựng có tính chất khác hẳn nguyên vật liêu ban đầu.
2. Phân loại:

a. Theo công dụng:
+ Vật liệu dùng để xây.
+ Vật liệu dùng để lợp.
+ Vật liệu dùng để lát ốp.
+ Sứ vệ sinh
+ Sản phẩm cách âm cách nhiệt.
+ Sản phẩm chịu lửa…
b. Theo cấu tạo:
+ Gốm đặc : r  5%
+ Gốm rỗng : r > 5%
c. Theo phương pháp sản xuất :
+ Gốm tinh : hạt mịn, công nghệ sản xuất phức tạp.
+ Gốm thô : hạt lớn, công nghệ sản xuất đơn giản.
II. CÁC LOẠI SẢN PHẨM GỐM XÂY DỰNG
2.1 Các loại gạch
- Gạch xây đất sét nung 4 lỗ ở miền Nam
- Gạch xây đất sét nung 2 lỗ ở miền Bắc
- Gạch xây đất sét nung 6 lỗ ở miền Trung
- Gạch tàu lát nền
2.2 Các loại ngói
- Ngói lợp âm dương
- Ngói mũi hài
- Ngói tây
Biên soạn: Tổ Bộ Môn Xây Dựng

10


2.3 Các sản phẩm gốm khác
*ƯU, KHUYẾT ĐIỂM CỦA GỐM :

1. Ưu điểm :
- Độ bền và tuổi thọ cao.
- Sử dụng nguyên liệu địa phương.
2. Khuyết điểm :
- Dòn, dể vỡ, tương đối nặng.
- Khó cơ giới hóa trong việc sản xuất.
* QUY TRÌNH CHẾ TẠO GẠCH NGÓI :
1.

Khai thác nguyên liệu :

Đất sét sau khi khai thác được đưa về bãi nguyên liệu bằng ôtô tự đỗ và được ngâm, ủ.
2. Gia công phối liệu :
Trong khi ngâm ủ và trước khi tạo hình đất sét được gia công đập nghiềng và nhào
trộn để chuẩn bị đưa vào sản xuất.
3. Tạo hình :
Tạo ra gạch mộc bằng máy ép lentô, có thiết bị bơm hút chân không.
4. Sấy :
Giảm độ ẩm, gạch sẽ không bị nứt bễ khi nung do mất nước đột ngột. Mặt khác sấy
nhằm tăng cường độ của gạch mộc, tránh bị biến dạng khi xếp vào lò nung.
5. Nung :
Là công đoạn quan trọng nhất quyết định đến chất lượng của gạch nung.
6. Các chỉ tiêu và chất lượng gạch :
-

Sai lệch về kích thước
+ Theo chiều dài  6mm
+ Chiều rộng  4 mm
+ Chiều dài  3 mm


-

Cạnh viên gạch có thể lượn tròn với R  5mm

-

Độ hút nước của gạch  16%

-

Cường độ chịu lực phải đạt tiêu chuẩn Việt Nam

-

Chiều dài vách ngăn giữa các lỗ rỗng  8 mm

-

Chiều dài thành ngoài lỗ rỗng  10 mm.

Biên soạn: Tổ Bộ Môn Xây Dựng

11


CHƯƠNG 5
THÉP XÂY DỰNG
1. KHÁI NIỆM THÉP XÂY DỰNG:
 Thép là hợp kim của sắt (Fe) và cacbon (C) ngoài ra còn một số thành phần khác như
ôxy, Phót pho, Lưu huỳnh, Silic…, nhưng tỷ lệ rất nhỏ.

Từ quặng sắt, thành phần chính là oxýtsăt ( Fe 2 O3 ; Fe3O4 ) người ta đem luyện được sản phẩm
là gang. Thành phần của gang gồm sắt và các bon, trong đó lượng cacbon chiếm trên 2,14. Từ
gang đưa vào lò luyện thép để khử bớt cacbon ta được sản phẩm là thép.
 Thép có cấu trúc dạng tinh thể, quan sát một phiến thép mỏng ta thấy có hai tổ chức
chính là :
+ Các hạt ferit màu sáng chiếm tới 95 thể tích là sắt nguyên chất (Fe) có tính mềm
và dẻo.
+ Xêmantít là hợp chất sắt các bua ( Fe3C ) có tính cứng và giòn. Xêmentit hỗn hợp với
ferit (Fe) thành peclit là lớp màu thẫm nằm giữa các hạt ferit. Thép càng nhiều
cacbon thì màng peclit là lớp màu thẫm nằm giữa các hạt ferit.
Thép càng nhiều cacbon thì màng peclit càng dày và càng cứng.
2. PHÂN LOẠI THÉP :
1. Phân loại theo thành phần hoá học và phương pháp luyện thép
a. Thép cácbon (hay còn gọi là thép than).
 Thép cacbon có hàm lượng cacbon dưới 1.7, tuỳ theo hàm lượng các bon lại chia
thành: Thép cacbon cao, thép cacbon vừa và thép cacbon thấp. Trong xây dựng dùng
thép cacbon thấp còn thép cacbon vừa và cao dùng trong các ngành công nghiệp khác.
 Thép cacbon thấp được sử dụng trong xây dựng có hàm lượng cacbon dưới 0.5
 Thành phần hoá học của thép cacbon thấp ngoài hai thành phần sắt (Fe) và
cacbon (C) còn một số thành phần phụ khác như : Mangan(Mn); Silic(Si); Phót
pho(P); Lưu huỳnh(S)…để nâng cao một số đặc tính của thép.
 Thép cacbon thấp sử dụng phổ biến hiện nay là thép CT3 (theo kí hiệu của Liên
Xô) thuộc nhóm AI , có giới hạn chảy :  c = 24 kN/cm2 và biến dạng tương đối
tương ứng  = 22.
Nước ta cũng đã sản xuất được loại thép này, ký hiệu nhóm C I có các đặc trưng
cơ học gần tương đương với thép CT3 .

Biên soạn: Tổ Bộ Môn Xây Dựng

12



Thép cacbon thấp loại CT3 và tương ứng, có độ bền tương đối cao, có tính dẻo,
dễ gia công và dễ hàn.
 Thép cacbon thấp loại CT5 thuộc nhóm AII , có giới hạn chảy  c = 30kN/cm2, biến
dạng tương đối tương ứng 15  17  loại thép này có độ bền cao, cứng hơn thép CT3 .
b. Thép hợp kim thấp
 Thép hợp kim có thành phần hoá học như thép cacbon và còn thêm một số nguyên
tố kim loại như: Đồng(Cu), Niken(Ni), Crôm(Cr), Titan(Ti)…Các thành phần này
làm tăng tính chất cơ học, độ bền và tính chống gỉ cho thép.
 Các thép hợp kim thấp thông dụng cho kết cấu xây dựng theo kí hiệu của Liên Xô.
Trong kí hiệu chữ số chỉ số phần vạn hàm lượng cacbon và phần trăm của chất có
trong thép, kí hiệu bằng chữ.
 Thép hợp kim thấp có giới hạn chảy  c từ 2.900  3.900daN / cm 2 biến dạng tương
ứng rất nhỏ.
2. Phân theo hình dáng bên ngoài.
Gồm có thép thanh hoặc thép sợi hình tròn trơn hay có gờ (còn gọi là thép gai); ký
hiệu mác thép là CT0 và CT3 có đường kính từ 6  40mm hoặc thép CT5 có đường
kính từ 10  90mm.
3. Phương pháp chế tạo.
 Loại tròn trơn là nhóm AI (gồm có thép CT0 và thép CT3 )
 Loại có gờ là nhóm AII (gồm thép CT5 và18 2C )


AIII ( gồm thép 80C, 20X 2  và 20X 2T )

 Loại thép sợi kéo nguội
4. Phân theo cường độ chịu lực.
 Thép cán nóng CTO và CT3  1.700  2.100 kG/cm2
 Thép cán nóng có gờ CT5  2.400  2.700 kG/cm2, 25 2C  3.400 kG/cm2

 Thép cán nguội CT3  3.600 kG/cm2
 Thép kéo nguội CT3  4.500 kG/cm2
 Thép dự ứng lực  10.000  18.000 kG/cm2
5. Phân theo điều kiện sử dụng
Ta có thép dùng cho kết cấu bê tông thường và thép cho bê tông dự ứng lực (ứng lực
trước).

Biên soạn: Tổ Bộ Môn Xây Dựng

13


6. Phân theo điều kiện vận chuyển :
 Thép nhẹ: Có đường kính nhỏ hơn d  12mm; khi vận chuyển thì được thành cuộn lại
thành cuộn.
 Thép nặng: Có đường kính từ 12 trở lên; khi vận chuyển thì đóng thành bó.
7. Phân theo đặc tính chịu lực : (2 loại)
 Thép chịu lực và thép không chịu lực.
 Thép mềm và thép cứng.
8. Phân theo dạng thi công cốt thép
 Theo từng thanh riêng lẻ.
 Thành hệ thống lưới đan sẵn.
 Theo khung phẳng.
 Thành khung không gian.
3. SẢN PHẨM THÉP XÂY DỰNG VÀ PHẠM VI SỬ DỤNG.
1. Thép tròn.
 Thép tròn có đường kính từ 4  10mm được sử dụng làm cốt thép trong kết cấu bê
tông cốt thép, ngoài ra còn được sử dụng để chế tạo các cấu kiện thép: Khung lan can,
khung cánh cổng..
 Thép tròn được lưu thông trên thị trường có 2 dạng: Thép cuộn và thép thanh.

Thép dạng cuộn có đường kính từ d  10mm đối với thép cán nóng và d  8mm đối với
thép kéo nguội.
Trọng lượng cuộn thép thông thường 100kg, 200kg.
Thép dạng thanh có đường kính d  10mm, chiều dài thanh không quá 13m, thép thanh
theo mặt ngoài có 2 loại: thép trơn và thép có gờ (thép gai), thép có gờ làm tăng độ
bám dính giữa bê tông và cốt thép.
2. Thép hình.
a. Thép góc.
Thép góc có 2 loại: Đều cạnh và không đều cạnh.

Biên soạn: Tổ Bộ Môn Xây Dựng

14


t

b
THÉP GÓC ĐỀU CẠNH

t

t

b

B

t


b
THÉP GÓC KHÔNG ĐỀU CẠNH

 Thép góc đều cạnh (L)
Thép góc đều cạnh gồm 67 loại, loại nhỏ nhất là L20x3mm loại lớn nhất là
L250x20mm, trong đó số đứng trước chỉ chiều rộng cánh số đứng sau chỉ chiều dày cánh
 Thép góc không đều cạnh (L)
Thép góc không đều cạnh gồm 47 loại, loại nhỏ nhất là L25x16x3mm: Loại lớn
nhất L250x160x20mm, trong đó số thứ nhất chỉ chiều rộng của cánh dài, số thứ 2
chỉ chiều rộng của cánh ngắn, số thứ 3 chỉ chiều dày của cánh.
Thép góc có chiều dài từ 4  13m .
Thép góc được dùng để làm các thanh của giàn thép, thanh giằng.

b. Thép chữ I.

Biên soạn: Tổ Bộ Môn Xây Dựng

15


t
t

h

d

b
THÉP CHỮ I


 Thép chữ I có kích thước và tiết diện chủ yếu như trên hình vẽ
 Thép chữ I gồm có 23 loại, chiều cao từ 100  600mm . Chiều dài từ 4  13m thép
chữ I được kí hiệu I10, I10a… I22, I22a; số 10, 22 chỉ chiều cao tiết diện tính bằng
cm, chữ a chỉ loại I cánh rộng và dày hơn loại I không có chữ a
 Thép chữ I được dùng làm dầm, cột, thanh giàn chịu tải trọng lớn…
c. Thép chữ C .
- Thép chữ C có tiết diện và kích thước như trên hình vẽ

t

h

t

- Thép chữ C gồm có 22 loại, chiều cao từ 80  400mm , chiều dài từ 4  13m

b
THÉP CHỮ C

- Thép chữ C kí hiệu C22, C22a, trong kí hiệu số 22 chỉ chiều cao tiết diện tính
bằng cm, chữ a chỉ loại C có chiều cao 22 nhưng có b và d dày hơn loại không có
chữ a.

Biên soạn: Tổ Bộ Môn Xây Dựng

16


- Thép chữ C đựơc làm dầm chịu uốn, xà gồ mái, cột, thanh giàn…
- Ngoài các loại thép hình kể trên còn có các loại thép hình ống, thép hình chữ Z,

thép vuông.
3. Thép ống.
- Thép ống có đường kính ngoài từ 42  500mm , chiều dày thành ống từ 2,5  15mm
- Thép ống được dùng làm thanh giàn, làm các thanh của kết cấu thép…
4. Thép tấm .
- Thép tấm phổ thông có chiều dày từ 4  60mm , rộng đến 1050mm, chiều dài
6  12m , có các cạnh thẳng.
- Thép tấm có chiều dày từ 0,2  4mm , rộng 600  1400mm , chiều dài từ 1,2  4m .
- Thép tấm được dùng rộng rãi vì tính chất vạn năng, có thể tạo ra các loại tiết diện
và kích thước bất kì theo yêu cầu, đặc biệt sử dụng trong kết cấu bản móng: Silô,
bunke, bể chứa…
4. BẢO QUẢN THÉP XÂY DỰNG.
1. Ảnh hưởng của môi trường đến thép xây dựng.
 Môi trường không khí, độ ẩm có ảnh hưởng trực tiếp đến thép xây dựng thông qua
phản ứng hoá học làm cho thép bị huỷ mòn do bị gỉ.
 Ngoài sự huỷ mòn của thép do không khí và độ ẩm, thép còn bị huỷ mòn trong các
môi trường sau: nước, axít, bazơ, muối và môi trường điện ly.
2. Bảo quản thép xây dựng.
 Do thép bị huỷ mòn trong môi trường đã nêu ở trên nên vật liệu thép xây dựng phải
được bảo quản trong kho có mái che và để trên các giá, tránh ẩm thấp, tránh các môi
trường axít, bazơ và muối.
 Thép xây dựng có nhiều chủng loại khác nhau nên mỗi loại được để riêng biệt để
thuận tiện cho việc sử dụng.
 Khi thép đã được gia công sản xuất thành các bán thành phẩm hoặc thành phẩm phải
được sử dụng, không nên để lâu và có biện pháp bảo quản để thép hạn chế gỉ.

Biên soạn: Tổ Bộ Môn Xây Dựng

17



CHƯƠNG 6
VẬT LIỆU BÊ TƠNG VÀ BÊ TƠNG CỐT THÉP
I. KHÁI NIỆM CHUNG.
1. Bê tông: Bê tông là một loại đá nhân tạo được tạo thành từ hỗn hợp cốt liệu như: cát,
đá dăm, sỏi… liên kết với nhau qua chất kết dính thông thường là xi măng, nước và phụ gia
(nếu có).
Hỗn hợp nguyên liệu khi mới trộn xong gọi là hỗn hợp bê tông hay bê tông tươi. Bê
tông khi mới trộn xong ở trạng thái ướt và dẻo sau khi đông cứng tạo thành khối rắn chắc có
cường độ chịu lực rất lớn.
Bê tông có 3 trạng thái cơ bản: trạng thái ướt, trạng thái mềm và trạng thái cứng rắn.
Bê tông khi mới xong ở trạng thái ướt và có độ dẻo nhất định để đảm bảo việc vận chuyển.
Bê tông chịu nén tốt nhưng chịu kéo kém. ( Cường độ chịu kéo của bê tông bằng 1/15
– 1/10 cường độ chịu nén )
2. Bê tông cốt thép: BTCT là một loại vật liệu hỗn hợp dưới dạng liên kết hợp lý giữa
bê tông và cốt thép. Do cốt thép có tính chịu kéo, chịu cắt, chịu uốn tốt và bê tông có cường
độ chịu nén cao nên khi kết hợp với nhau khả năng chịu lực của bê tông cốt thép là rất lớn.
Đây cũng là vật liệu chính được sử dụng trong các công trình xây dựng hiện nay.
3. Bê tông cốt thép dự ứng lực : Là một loại bê tông cốt thép mà trong đó cốt thép được
kéo căng đến một giới hạn nào đó ( được kéo tới 0.9 giới hạn chảy của thép, và ứng suất có
trị số 2400 kG/cm2 ). BTCT dự ứng lực có khả năng chịu lực lớn hơn rất nhiều lần so với loại
BTCT bình thường. Đây cũng là loại vật liệu được sử dụng trong các công trình nhà cao tầng
và những công trình có khẩu độ nhịp lớn.
Sử dụng BTƯL làm tăng độ cứng chống uốn, giảm độ võng hạn chế vết nứt, giảm nhẹ
trọng lượng kết cấu và cho phép tăng khẩu độ kết cấu với chiều cao kết cấu có thể giảm 50 –
60% so với chiều cao kết cấu thông thường.
Khi chế tạo các kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước cần phải tạo nên trong bê
tông một lực nén trước theo toàn bộ tiết diện hay chỉ trong vùng chịu kéo của chúng. Lực nén
này phải vượt quá hay gần bằng ứng suất tính toán xuất hiện trong bê tông dưới tải trọng sử
dụng. Tạo nên trạng thái giải phóng bê tông khỏi các ứng suất và các biến dạng kéo không

thích hợp với nó và khử được các ứng suất biến dạng ấy bằng cách nén trước bê tông, như
vậy chỉ giữ lại ứng suất nén thích hợp với bê tông. Do đó mà độ chống nứt và khả năng chịu
lực của các kết cấu bê tông cốt thép tăng lên.
II. TÍNH CHẤT KỸ THUẬT CHỦ YẾU CỦA BÊ TÔNG.
1. Cường độ của bê tông.
Cường độ của bê tông là một đặc trưng cơ bản của bê tông, phản ánh khả năng chịu
lực bê tông chống lại các lực tác động từ ngoài mà không bị phá hoại.

Biên soạn: Tổ Bộ Môn Xây Dựng

18


Cường độ của bê tông phản ánh khả năng chịu lực của nó. Cường độ của bê tông phụ
thuộc vào tính chất của xi măng, tỷ lệ N/X (nước/xi măng), phương pháp đổ, đầm và điều
kiện đông cứng.
Đặc trưng cơ bản nhất của bê tông là mác (ký hiệu M): Là cường độ chịu nén tính toán
của bê tông (tính theo kG/cm2) của mẫu bê tông hình khối lập phương 150x150x150mm. Bê
tông tuổi 28 ngày được dưỡng hộ trong điều kiện tiêu chuẩn (nhiệt độ 27±2ºC), độ ẩm
W=95-100%.
 Tiêu chuẩn nhà nước quy định bê tông có các mác thiết kế sau:
 Bê tông nặng: M100, M150, M200, M250, M300, M350, M400, M500, M600. Bê
tông nặng có khối lượng riêng khoảng 1800 - 2500 kg/m³, cốt liệu sỏi đá đặc chắc.
 Bê tông nhẹ: M50, M100, M150, M200, M250, M300. Bê tông có khối lượng riêng
khoảng 800 - 1800 kg/m³, cốt liệu lớn là các loại đá có lỗ rỗng, keramzit, xỉ quặng.
 Cường độ bê tông lúc đầu phát triển rất nhanh sau đó giảm dần nhưng vẫn tăng theo
thời gian: Đây là tính chất rất đáng quý của bê tông, đảm bảo cho công trình làm bằng bê
tông bền lâu hơn những công trình làm bằng gỗ, thép, gạch, đá… Trong môi trường nhiệt độ
và độ ẩm thích hợp sự tăng trưởng của bê tông có thể kéo dài trong nhiều năm.
Sự tăng trưởng của cường độ của bê tông khi không có phụ gia

*A

Sự tăng trưởng của cường độ của bê tông tính theo % của R28
Giờ

Ngày

4

8

12

16

20

24

2

3

5

7

14

28


0

-

-

-

-

-

-

15

20

23

35

45

28

10

6


10

13

15

18

20

35

42

51

59

75

91

20

20

13

19


24

28

30

43

50

60

69

87

100

40

16

25

32

37

42


44

57

64

75

85

50

19

29

35

44

51

57

62

70

84


95

60

23

37

47

55

61

66

69

70

35

48

57

63

68


-

73

80

42

57

64

70

92

80

*A – Nhiệt độ đông cứng của vữa bê tông (oC)

Biên soạn: Tổ Bộ Môn Xây Dựng

19


 Hiện nay theo tiêu chuẩn mới (TCXDVN 356-2005) người ta không gọi Mác Bê
Tông nữa mà gọi là Phẩm Cấp Của Bê Tông (Grade). Ký hiệu B (B12.5, B15, B20, B25,
B35, B40…). Bởi vì khi nói lên tính chất của bê tông còn phải nói tới nhiều chỉ tiêu khác như
cường độ chịu nén khi uốn, cường độ chịu cắt của bê tông, tính đặc chắc và nhiều chỉ tiêu

khác.
Cấp độ bền chịu nén của bê tông (B): Là giá trị trung bình thống kê của cường độ
chịu nén tức thời, tính bằng đơn vị MPa, với xác xuất đảm bảo không dưới 95%, xác định
trên các mẫu lập phương kích thước tiêu chuẩn 150x150x150mm được chế tạo dưỡng hộ
trong điều kiện tiêu chuẩn (to = 27 ± 2oC; W = 90 – 100%) bê tông ở tuổi 28 ngày.
Cường độ bê tông tính theo thời gian được xác định theo công thức:
Bt = 0,7B28 lgt
Bt : Cường độ bê tông ở độ tuổi thời gian tích hợp (ngày)
B28 : Cường độ bê tông ở độ tuổi 28 ngày.
t (ngày): Tuổi của bê tông (thời gian tính từ lúc chế taoh bê tông đến thời điểm
đang xét)
Như vậy nếu tính theo cấp độ bền của bê tông thì hiện nay cường độ bê tông tính theo
Mác bê tông chỉ bằng 80% cường độ của bê tông tính theo cấp độ bền.
Tương quan giữa cấp độ bền chịu nén của bê tông B và Mác bê tông theo cường độ chịu nén

Cấp độ bền chịu
nén

Cường độ trung bình của
mẫu thử tiêu chuẩn.

Mác bê tông theo
cường độ chịu nén M

MPa
B12.5

16.05

M150


B15

19.27

M200

B20

25.69

M250

B22.5

28.90

M300

B22

32.11

M350

B30

38.53

M400


B35

44.95

M450

B40

51.37

M500

Biên soạn: Tổ Bộ Môn Xây Dựng

20


2. Tính co nở của bê tông.
Co ngót là hiện tượng giảm thể tích khi bê tông đông cứng trong không khí. Hiện
tượng co ngót xảy ra liên quan đến sự biến đổi lý hóa của quá trình thủy hóa xi măng, sự hao
tổn nước do bay hơi.
Trong quá trình rắn chắc của bê tông thường phát sinh biến dạng thể tích nở ra trong
trong nước và co lại trong không khí. Co ngót là hiện tượng bất lợi luôn kéo theo hậu quả
xấu. Khi co ngót bị cản trở hoặc co ngót không điều, có thể làm xuất hiện các viết nứt. Các
vết nứt này xuất hiện trên bề mặt của các cấu kiện có dạng chân chim, ảnh hưởng đến khả
năng chịu lực của kết cấu vì thế cần hạn chế sự co ngót của bê tông.(Thông thường quá trình
co lại lớn gấp 10 lần qua trình nở ra của bê tông )
Nguyên nhân chủ yếu của hiện tượng co ngót:
- Do mất nước xi măng quá nhanh. (xảy ra khi cấu kiện có bề mặt lớn: sàn, nền…)

- Thi công trong thời tiết nhiệt độ cao. (trời nắng, vùng có khí hậu khắc nhiệt…)
- Dùng quá nhiều xi măng hoặc dùng xi măng có hoạt tính cao.
- Quá trình cacbonat hoá hydrôxit trong đá xi măng.
- Khi tăng tỷ lệ Nước/Xi măng hoặc dùng cốt liệu có độ rỗng, cát mịn, chất phụ gia.
Để hạn chế co ngót: Phải chọn thành phần bê tông thích hợp, bê tông được dầm chặt,
giảm tỷ lệ Nước/Xi măng một cách thích hợp, gữi bê tông thường xuyên ẩm trong thời gian
dầu hoặc làm khe co giãn…
Hậu quả co ngót thường gây nứt, làm giảm cường độ, giảm tính chống thấm và độ ổn
định của bê tông cốt thép trong môi trường xâm thực.
3.

Tính chống thấm của bê tông.
Tính chống thấm đặc trưng bởi mức độ thẩm thấu của nước qua kết cấu bê tông.
 Độ chặt của bê tông quyết định đến tính chống thấm của nó.

 Để tăng cường tính chống thấm của bê tông phải nâng cao bằng cách : đầm kỹ,
lựa chọn thành phần cấp phối hạt của cốt liệu hợp lý, giảm tỷ lệ N/X một cách hợp lý.
 Để tăng tính chống thấm người ta còn trộn thêm vào bê tông một số chất phụ gia
chống thấm.
4.

Tính công tác.

Tính công tác của bê tông là một tính chất kỹ thuật tổng hợp bao gồm: Tính lưu động,
tính dính kết và tính giữ nước của bê tông.
 Tính lưu động: Là chỉ tiêu quan trọng nhất của hỗn hợp bê tông, nó đánh giá khả năng
dễ chảy của hỗn hợp bê tông dưới tác động của trọng lượng bản thân hoặc rung động. Vữa

Biên soạn: Tổ Bộ Môn Xây Dựng


21


bê tông có tính lưu động thích hợp thì dễ trộn đều, dễ đổ khuôn, dễ đầm chặt, độ đặc chắc
được nâng cao, tiết kiệm xi măng.
 Tính dính kết: Làm cho hỗn hợp bê tông khi vận chuyển và đổ khuôn không bị phân
tầng và rời rạc mà giữ được một khối chặt chẽ đồng đều.
 Tính giữ nước biểu thị bằng khả năng tách nước của hỗn hợp bê tông sau khi vận
chuyển và đầm chặt.

100

a. Phương pháp thử độ sụt:
Dụng cụ: ống thử độ sụt hình nón cao 300mm, đường
kính trên 100mm, đường kính dưới 200mm, que xăm
Þ16 dài 650mm và thước đo.

300

1
2

Cách thử độ sụt:
+ Vệ sinh dụng cụ, làm ướt.

3

+ Lấy 6 lít bê tông chia làm 3 phần bằng nhau lần lượt
đổ vào ống.
+ Dùng que xăm Þ 16 dài 650mm xăm 25 phát, xăm

từ ngoài vào trong.

200

+ Xong lớp thứ nhất thì đổ lớp thứ 2, 3 (mỗi lớp dày khoảng 100mm).
+ Gạt lớp bê tông thừa trên mặt cho bằng với miệng ống.
+ Nhấc ống thử lên theo phương thẳng đứng, ta thấy bê tông sụt xuống một đoạn.
+ Đặt ống bên cạnh đống bê tông.
+ Dùng thước thẳng đặt ngang trên miệng ống.
Đầu kia ở trên đống bê tông sụt xuống.

3

+ Lấy thước đo khoảng cách từ đỉnh ống bê
tông đến mặt dưới của thanh thước đặt ngang.

4

+ Trị số đo được là độ sụt của bê
tông, độ chính xác đến 0.5mm.
2

1



+ Tùy theo độ sụt của bê tông chia
ra làm 3 loại:



Bê tông khô: SN = 0



Bê tông dẻo: SN = 3 –
15cm

Bê tông nhão: SN > 15cm

Biên soạn: Tổ Bộ Môn Xây Dựng

22


Bảng độ sụt của bê tông dùng cho một số loại kết cấu đổ tại chỗ

TT

Loại kết cấu công trình

Độ sụt
Dầm máy

Dầm tay

1

Móng và thân móng, mố trụ cầu, cống, tường và đáy hầm,
tường chắn đất, những khối bê tông lớn dễ đổ, dễ dầm


1–2

2–4

2

Mố trụ cầu, vỏ hầm khó thi công, vòm cầu

2–3

3–5

3

Kết cấu bê tông cốt thép thong (bản, dầm, cột)

3–5

5–7

4

Kết cấu bê tông cốt thép có mặt cắt ngang tương đối nhỏ,
cốt thép tương đối dày (dầm, cột, tường, ống cống)

5–7

7 – 10

5


Bộ phận kết cấu nhỏ, cốt thép rất dày, rất khó đổ và đầm

7 – 10

10 – 11

6

Kết cấu khối lớn có cốt thép, bản, dầm, cột có mặt cắt lớn
dưới trung bình

2–4

4–6

7

Bê tông đổ dưới nước

8

Các kết cấu bằng bê tông bơm

15 - 20
12 – 20

a. Phương pháp xác định chỉ số độ cứng
+ Nếu độ sụt = 0 thì tính công tác của bê tông được đặc trưng bằng chỉ số độ
cứng.


Biên soạn: Tổ Bộ Môn Xây Dựng

23


2
1
3

a. Trước khi chân động
1. khuôn sắt;

2. ống hinh nón cụt;

b. Sau khi chấn động
3. bàn rung

+ Dụng cụ: khuôn khối hình lập phương cạnh 200 x 200 x 200mm, một ống hình
nón cụt tiêu chuẩn.
Trình tự thí nghiệm: cho nón cụt 2 vào khuôn hình lập phương 1 đã đặt cố định trên
bàn rung 3. Đổ bê tông vào ống nón cụt (như các đổ ở phương pháp do độ sụt). Sau đó nhấc
nón cụt ra khỏi hộp, bật máy rung. Thời gian tính từ lúc khi bắt đầu rung cho đến khi vữa bê
tông dàn phẳng trong hộp gọi là chỉ số độ cứng (tính bằng giây)


t > 30s là bê tông cứng.




t< 30s và độ sụt < 1cm là bê tông nửa cứng.

5. Quá trình đông cứng của vữa be âtông.
Quá trình đông cứng của bê tông phụ thuộc vào quá trình đông cứng của xi măng, quá
trình đông kết bắt đầu không sớm hơn 45 phút.
 Khi trộn bê tông xong phải đổ ngay trong thời gian ngắn nhất tránh hiện tượng bê tông
bị đông cứng trước khi đổ.
 Thời gian trộn đến lúc đổ xong không quá 90 phút đối với xi măng pooclăng, không
quá 120 phút đối với các loại xi măng khác.
 Thời gian vận chuyển cho phép của bê tông (khi không có phụ gia):
to = 20 - 30oC thì thời gian vận chuyển là 45 phút.
to = 10 - 20oC thì thời gian vận chuyển là 60 phút.
to = 5 - 10oC thì thời gian vận chuyển là 90 phút.
3.TÍNH LIỀU LƯNG VẬT LIỆU CHO BÊ TÔNG.

Biên soạn: Tổ Bộ Môn Xây Dựng

24


1. Khái niệm.
Liều lượng (Cấp phối) pha trộn bê tông chính là tỷ lệ xi măng, cát, đá, nước trong 1m³
(hoặc trong vối trộn bằng tay, bằng máy trong đó lượng xi măng được dùng làm cơ sở tính
bằng 1, tỷ lệ giữa nước và xi măng được ghi rõ.
2. Tính toán liều lượng vật liệu.
Thông thường các công trình thường sử dụng bảng tra tính sẵn khối lượng bê tông
nhưng đối với công trình có khối lượng lớn khi sử dụng bảng tra sẽ đạt độ chính xác không
cao. Nên chúng ta thường phải tính toán cụ thể.
Liều lượng vật liệu cho một cối trộn bê tông có thể tính theo khối lượng hoặc theo thể
tích. Nếu đong vật liệu thì tính theo thể tích, nếu cân vật liệu thì tính theo khối lượng. Hiện

nay phần lớn các công trình điều đong vật liệu tức là tính theo thể tích.
 Trình tự tính toán như sau:
Bước 1: Chọn Mác xi măng : Dựa vào mác bê tông xác định mác xi măng tương
ứng theo bảng trên.
Bước 2: Chọn độ sụt theo thiết kế và thi công.
Bước 3: Tính tỷ lệ pha trộn vật liệu: Dựa vào mác bê tông, mác xi măng, kích
thước đá dăm, loại cát mà thực hiện tra độ sụt bảng theo định mức cấp phối vật
liệu cho 1m³ bê tông. Sau khi tra bảng sẽ xác định được lượng vật liệu: lượng xi
măng (X) theo kg, lượng cát (C) theo m³ và lượng đá (Đ) theo m³.
* Tính tỷ lệ phối hợp vật liệu:
Theo thể tích:

1:

X : C :Đ
C
Đ
:
Vxm Vxm

Vxm: là thể tích xi măng.
Theo khối lượng:

1:

C . g oc Đ . g
m m
:
= 1: c : đ
X

X
X X

Trong đó:
g ox : Khối lượng thể tích của xi măng.

Xi măng Pooc lăng g ox = 1300 kg/m3
Xi măng Puzơlan g ox = 1000 kg/m3
g oc : Khối lượng thể tích của cát vàng
g oc = 1500 kg/m3 ¸ 1600 kg/m3

g : Khối lượng thể tích của đá dăm g = 1460 kg/m3

Bước 4: Xác định lượng nước trung bình cho 1 m3 bê tông.
Biên soạn: Tổ Bộ Môn Xây Dựng

25


×