Các tính chất cơ lý chủ yếu của vật liệu xây dựng

Bài giảng VLXD-Chương 1 GVC-ThS. Cù Khắc Trúc – ThS. Lê văn Hải Châu 1 Chương I: CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÝ CHỦ YẾU CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG Gồm 2 phần: - Các tính chất vật lý chủ yếu. - Các tính chất cơ học chủ yếu. I. Các tính chất vật lý chủ yếu: 1/ Khối lượng riêng: a) Định nghĩa: Là khối lượng của một đơn vị thể tích vật liệu ở trạng thái hoàn toàn đặc (không có lỗ rỗng). b) Ký hiệu: γa c) Công thức: + Đơn vị: - g/cm3 : dùng chủ yếu trong phòng thí nghiệm. - Kg/dm3, kg/m3, T/m3 : dùng chuyển đổi. Trong đó: · m: Khối lượng của mẫu vật liệu ở trạng thái hoàn toàn khô (g). · Va: Thể tích đặc tuyệt đối của mẫu vật liệu. (cm3, dm3, m3) d) Phương pháp xác định γa : tuỳ từng loại vật liệu mà có các phương pháp xác định khác nhau: - Đối với vật liệu hoàn toàn đặc và có kích thước hình học rõ ràng: + Đem cân mẫu để xác định m + Đo mẫu để xác định Va - Mẫu hoàn toàn đặc và có hình dạng bất kỳ thì: + Đem cân mẫu để xác định m + Tìm V của nước dời chỗ. Va= V2-V1 - Đối với những loại vật liệu rời rạc (cát), bột (xi măng…) thì: + Sử dụng bình tỷ trọng : o Thí nghiệm xi măng dùng dung dịch: CCl4 hay dầu hỏa. ⇒ 12 VVV x a −= ⇒ o Thí nghiệm cát: dùng dung dịch nước và cát nghiền mịn để tránh độ rỗng trong hạt cát (dùng nước vì nước không làm thay đổi V của cát). e) Các ứng dụng và phạm vi sử dụng: - Dùng để tính độ đặc và độ rỗng của vật liệu. - Dùng để tính toán cấp phối bê tông và vữa xây dựng. - Dùng để phân biệt các vật liệu cùng loại. Ví dụ: vật liệu kim loại đen (gang, thép): a a V m =γ a a V m =γ a a V m =γ a a V m =γ       Bài giảng VLXD-Chương 1 GVC-ThS. Cù Khắc Trúc – ThS. Lê văn Hải Châu 2 A: Thép B: Gang B a A a γγ > ⇒ A: thép - Vài con số thí dụ về γa của một số loại vật liệu xây dựng Bảng I-1 Tên vật liệu γa ( kg/m3) - Thép - Ciment Portland - Đá Granit(e) - Cát thạch anh (SiO2) - Gạch đất sét nung - Kính xây dựng (Silicat) - Đá vôi “đặc” - Gỗ 7800-7900 2900-3100 2700-2800 2600-2700 2500-2800 2500-3000 2400-2600 1500-1600 2/ Khối lượng thể tích: Định nghĩa: Khối lượng thể tích là khối lượng của một đơn vị thể tích vật liệu ở trạng thái tự nhiên (có thể cả lỗ rỗng). - Kí hiệu: γ0 - Công thức: - Đơn vị: (g/cm3, Kg/dm3, Kg/m3, T/m3) m- khối lượng mẫu vật liệu trong trạng thái hoàn toàn khô (g,kg,T) V0: thể tích tự nhiên của mẫu vật liệu (cm3, dm3, m3) - Phương pháp xác định: Tuỳ từng loại vật liệu mà có các phương pháp xác định khác nhau: + Đối với các loại vật liệu có kích thước hình học rõ ràng thì: • Đem cân mẫu để xác định m • Đo mẫu để xác định V0 + Đối với mẫu có hình dạng bất kì thì: • Đem cân mẫu để xác định m • Bọc mẫu bằng paraffine • Tìm V0= cách xác định thể tích V nước dời chỗ. Vmẫu= V2-V1-Vb Mà ⇒ + Đối với những loại vật liệu dạng rời rạc: cát, xi măng, đá…dùng thùng có dung tích xác định *Phạm vi ứng dụng γo - Tính độ đặc và độ rỗng của vật liệu. - Tính toán cấp phối bê tông và vữa xây dựng. 0 0 V m =γ 0 0 V m =γ b p p m V γ = 0 0 V m =γ    Bài giảng VLXD-Chương 1 GVC-ThS. Cù Khắc Trúc – ThS. Lê văn Hải Châu 3 - Tính độ ổn định của kết cấu nền móng công trình. - Tính toán và lực chọn phương tiện vận chuyển và bốc xếp. - Tính toán chiều dày (δ) của tấm tường cách nhiệt. + Vài con số thí dụ về γo của một số loại vật liệu xây dựng: Bảng I-2 Tên vật liệu γo ( kg/m3) - Thép - Đá Granite - Bê tông nặng - Gạch đất sét nung (đặc) - Cát thạch anh (SiO2) - Nước - Bê tông nhẹ - Gỗ Sapin (lãnh Sam) - Cốt liệu nhân tạo (Keramsite) - Bông khoáng - Mipo (rỗng, xốp) 7800-7850 2600-2800 1800-2500 1600-1800 1450-1650 1000 500-1800 500-600 300-900 200-400 20-100 Thông thường: γo < γa Nếu γo = γa : - vật liệu không hút nước - vật liệu không thấm nước (thép, bitume, kính xây dựng) 3/ Độ đặc: Định nghĩa: là tỷ số giữa thể tích đặc Va và thể tích tự nhiên của vật liệu, được tính bằng %. - Ký hiệu: đ - Công thức: đ= 100.100. a o o a d V V γ γ =⇒ Thông thường đối với Vật Liệu Xây Dựng thì đ<100% Nếu vật liệu có đ=100% ⇒ γo = γa 4/ Độ rỗng: Định nghĩa: Là tỷ số giữa thể tích rỗng Vr và thể tích tự nhiên của vật liệu Vo, được tính bằng %. Là mức độ làm đầy thể tích của vật liệu bằng các lỗ rỗng. - Ký hiệu: r - Công thức: 100. o r V V r = 100).1( a or γ γ −= Độ rỗng của vật liệu là một tính chất rất quan trọng và nó có liên quan mật thiết đến các tính chất khác của chính các loại vật liệu đó. Bài giảng VLXD-Chương 1 GVC-ThS. Cù Khắc Trúc – ThS. Lê văn Hải Châu 4 -γ↓ -λ↓ (hệ số dẫn nhiệt) r↑⇒ - Hp (hút nước theo khối lượng) ∈ theo tính chất lỗ rỗng kín hay hở. - cường độ - Tính bền vững (tuổi thọ) của vật liệu trong công trình. - Thông thường, nhiều loại vật liệu có độ rỗng lớn (r) ↑ ⇒ cường độ (R) ↓ 5/ Độ hút nước: Định nghĩa: Là khả năng hút và giữ nước trong các lỗ rỗng của vật liệu dưới áp lực thường (khí quyển) Hai loại: - Hút nước theo khối lượng: Hp (%) Công thức: %1001 ×−= m mmH p - Hút nước theo thể tích: Hv Công thức: o v V mm H − = 1 )/,/( 33 mkgcmg Trong đó: m1: khối lượng của mẫu vật liệu trong trạng thái đã hút nước (g) m: khối lượng của mẫu vật liệu sau khi đã được sấy khô (g), ở to=105÷110°C đến khối lượng không đổi Vo: thể tích mẫu thí nghiệm ở trạng thái tự nhiên (cm3) Giữ Hp và Hv có mối liên hệ mật thiết với nhau bằng công thức: Hv = Hp × γo Vài con số thí dụ về Hp : + Bê tông nặng, γo =2,5 T/m3 ⇒ Hp ≈ 3% + Gạch đất sét nung ⇒ Hp ≈ 8-20% + Gạch rỗng, xốp ⇒ Hp ≈ 75-90% 6/ Độ bão hòa nước: - Định nghĩa: Là độ hút nước tối đa của vật liệu khi p = 20 mm Hg hoặc khi đun vật liệu trong nước sôi. - Ký hiệu: CBH - Công thức: r HC vBH = - Khi Hv↑ => CBH↑ CBHmax = 1 Độ bão hòa nước cũng còn được đặc trưng bằng hệ số bão hòa: KBH Công thức : rong nuoc BH V V K = Khi vật liệu bị Nm ướt hoặc khi bão hòa nước thường Vnở ↑ ⇒ γo ↑ ⇒ λ ↑ ⇒ R↓ 7/ Hệ số mềm: (Km) - Định nghĩa: là tỷ số giữa cường độ vật liệu bão hòa nước (RBH) và cường độ của nó (RK) trong trạng thái khô. Bài giảng VLXD-Chương 1 GVC-ThS. Cù Khắc Trúc – ThS. Lê văn Hải Châu 5 - Công thức: K BH m R R K = - Trong đó: Km là chỉ tiêu rất quan trong đối với vật liệu trong môi trường tiếp xúc trực tiếp với nước. - Quy định: + Đối với vật liệu đá thiên nhiên (granit, porphyre, basalble…) và đá nhân tạo (bê tông, cement, vữa…) thì: nếu Km < 0,75: không nên sử dụng trong môi trường trực tiếp tiếp xúc với nước. 8/ Độ m: (W) - Định nghĩa: là lượng nước có thật nằm trong vật liệu và nó thuộc vào môi trường khô Nm xung quanh. - Công thức: 100.1 m mmW −= m1 : khối lượng mẫu vật liệu trong trạng thái Nm (g) m : khối lượng mẫu vật liệu đã được sấy khô (g) Hp khác W về ý nghĩa vật lý: - Khi vật liệu Nm ướt hoặc khi khô thì sẽ sinh ra hiện tượng co nở và độ co nở của các loại vật liệu sẽ khác nhau. Mặt khác, những loại vật liệu có cấu tạo không đẳng hướng và không đồng nhất thì độ co nở theo các phương và chiều khác nhau. - Ví dụ: vật liệu gỗ: + Co nở theo chiều dọc thớ = 0,1 ÷ 0,3 % + Co nở theo chiều ngang thớ = 3 ÷ 6 % 9/ Tính dẫn nhiệt: - Định nghĩa: là tính chất của vật liệu mà nhiệt có thể dẫn qua từ phía có nhiệt độ cao sang nhiệt độ thấp. - Tính dẫn nhiệt của vật liệu được đặc trưng bằng hệ số dẫn nhiệt λ - Công thức: 1 2 . ( ). Q F t t δλ τ = − Kcal/m.h. °C 1 Kcal = 4,1876 KJ 1 KJ = 0, 2388 Kcal • Q: nhiệt lượng dẫn qua mẫu vật liệu (Kcal) • δ: bề dày mẫu vật liệu (m) • F: diện tích tiết diện của mẫu vật liệu (m2) • t1 – t2 :độ chênh lệch nhiệt độ ở 2 bề mặt vật liệu, với t1 > t2 (°C) • τ: thời gian dãn nhiệt (h) Trong Phòng thí nghiệm, xác định λ bằng cách: Chọn: δ = 1m F = 1 m2 t1 – t2 = 1°C ⇒ λ = Q (Kcal) τ = 1h    Bài giảng VLXD-Chương 1 GVC-ThS. Cù Khắc Trúc – ThS. Lê văn Hải Châu 6 Vậy hệ số dẫn nhiệt λ bằng nhiệt lượng Q (Kcal) dẫn qua một bức tường dày 1m, có diện tích tiết diện 1m2 trong thời gian 1 giờ khi nhiệt độ chênh lệch nhiệt độ ở 2 bề mặt tường là 1°C. + thành phần vật liệu + cấu tạo vật liệu λ ∈ + γo + r + w + nhiệt độ trung bình tại thời điểm xác định. Mặt khác, hệ số dẫnn nhiệt λ còn thuộc vào phương và chiều dẫn nhiệt (đối với những loại vật liệu có cấu tạo không đẳng hướng). Ví dụ: Gỗ: λ dọc thớ = 0,3 Kcal/ mh°C λ ngang thớ = 0,15 Kcal/ mh°C + Trong trường hợp vật liệu khô trong trạng thái tự nhiên (trong không khí) → w = 1÷7%, có thể sử dụng công thức thực nghiệm gần đúng để tính λ của Giáo sư Nhevrasov: 14,022,00196,0 20 −+= γλ Chm Kcal °. γo : g/cm3, T/m3 Công thức tham khảo: 163,022,00196,0163,1 2 −+= oγλ ∈ W/moC γo : g/cm3, T/m3 + Khi vật liệu làm việc trong điều kiện t ≤ 100oC thì Công thức của Giáo sư Vlasov λt = λo (1+ βtTB) Kcal/mhoC • λt , λo: hệ số truyền nhiệt ở toC và 0oC • β: hệ số nhiệt độ (β = 0,0025) • tTB : là nhiệt độ trung bình tại thời điểm xác định. 10/ Nhiệt dung- Tỉ Nhiệt: a/ Nhiệt dung: là nhiệt lượng mà vật liệu thu vào khi được đun nóng. Q= C. G. (t2 –t1) Kcal b/ Tỷ nhiệt: 2 1( ) QC G t t = − Kcal/KgoC Trong đó: + G :khối lượng của mẫu vật liệu (Kg) + t2 – t1 : hiệu số nhiệt độ sau và trước khi được đun nóng, t2>t1 + C: tỷ nhiệt khô của vật liệu (Kcal/KgoC) Nếu chọn một mẫu vật liệu có G = 1kg và t2 – t1 = 1oC thì C = Q (Kcal) Vậy tỷ nhiệt C là Q tính bằng Kcal dùng để đun nóng 1kg vật liệu lên 1oC Ứng dụng C: - Dùng để tính toán lượng nhiệt cần thiết, dùng để gia công nhiệt nhằm thúc đNy quá trình rắn chắc của sản phNm. Bài giảng VLXD-Chương 1 GVC-ThS. Cù Khắc Trúc – ThS. Lê văn Hải Châu 7 - Dùng để tính toán lựa chọn các loại vật liệu để xây dựng các nhà ở trong điều kiện thiếu điện khí hóa, thiếu hơi, khí hậu lạnh ⇒ chọn vật liệu có C lớn và λ nhỏ. Ví dụ: gỗ có C> , λ > λ dọc thớ = 0,3 Kcal/mhoC λ ngang thớ = 0,15 Kcal/mhoC · Khi vật liệu bị Nm ướt thì tỷ nhiệt được ký hiệu: W CWCC nW 01,01 ).01,0( + + = W: độ Nm của vật liệu (%) Cn: tỷ nhiệt của nước = 1 Kcal/Kg oC · Vật liệu do nhiều thành phần tạo nên thì tỷ nhiệt được ký hiệu: n nn hh GGG GCGCGCC .... ....... 21 2211 ++ +++ = CKgKCal o/ C1 C2 Cn : tỷ nhiệt của từng thành phần vật liệu G1 G2 Gn : khối lượng của các nguyên vật liệu thành phần (Kg) Vài con số thí dụ về C của một số loại vật liệu xây dựng : - Đối với đá thiên nhiên và đá nhân tạo thì: C = 0,18÷0,22 Kcal/Kg°C - Đối với vật liệu gỗ thì C = 0,57÷ 0,65 Kcal/Kg°C - Đối với thép C = 0,115 Kcal/Kg°C - Đối với nước C = 1 Kcal/Kg°C 11/ Tính chống cháy- Tính chịu lửa: a/ Tính chống cháy Tính chống cháy là khả năng của liệu chịu tác dụng của nhiệt độ cao mà không bị phá hủy. Dựa vào khả năng chống cháy, vật liệu được chia làm 4 nhóm: + Vật liệu không cháy: Khi gặp tác dụng của lửa hoặc nhiệt độ cao, vật liệu không bị cháy và không bị biến hình đáng kể. Ví dụ: Gạch, ngói, bê-tông , vật liệu amiăng. + Vật liệu không cháy nhưng có thể biến hình nhiều (như thép), hoặc bị phá hủy (như đá thiên nhiên, đá hoa, thạch cao). + Vật liệu khó cháy: Là những vật liệu bản thân dễ cháy, nhưng nhờ có lớp bảo vệ nên dưới tác dụng của lửa hoặc nhiệt độ cao lại khó cháy thành ngọn, chỉ cháy âm ỉ. Ví dụ : Tấm Fibrolit. + Vật liệu dễ cháy: cháy bùng lên thành ngọn khi gặp lửa và nhiệt độ cao. Ví dụ: Gỗ, tấm lợp bằng nhựa hữu cơ, chất dẻo,... b/ Tính chịu lửa Tính chịu lửa là tính đề kháng của vật liệu không bị biến hình khi chịu tác dụng lâu dài của nhiệt độ. Có 3 nhóm vật liệu khác nhau : • Vật liệu chịu lửa: chịu tác dụng to > 1580oC. Gạch chamotte, gạch dinat. • Vật liệu khó chảy: chịu tác dụng to ∈ [1350 – 1580oC]. • Vật liệu dễ chảy: độ chịu lửa < 1350oC. Ví dụ : Gạch đất sét thường. Vật liệu chịu lửa được sử dụng để xây các bộ phận tiếp xúc với lửa như buồng đốr, ống khói,... và những bộ phận phải chịu lực ở nhiệt độ cao thường xuyên. II. Các tính chất cơ học chủ yếu: Bài giảng VLXD-Chương 1 GVC-ThS. Cù Khắc Trúc – ThS. Lê văn Hải Châu 8 1/ Khái niệm về cường độ: Cường độ của vật liệu là khả năng của nó chịu tác dụng của các ngoại lực (tải trọng, sự thay đổi nhiệt độ, vận tốc dòng chảy, vận tốc gió bão) Trong đó, kết cấu công trình, vật liệu có thể làm việc chịu nén, kéo uốn, cắt, va chạm… Nhưng thường hơn cả người ta xác định lực nén, kéo, uốn. 2/ Cường độ chịu nén Rn, chịu kéo Rk: Công thức: F PRR Kn max, = Kgf/cm 2 , N/cm2 1 N = 0,1019 Kgf 1 Kgf = 9,806 N + Pmax: tải trọng tối đa gây tác dụng phá hoại mẫu Kgf, N + F: diện tích tiết diện của mẫu vật liệu (cm2) Đối với vật liệu giòn: gang, đá, bê tông, gạch, xi măng…..: xác định chủ yếu là cường độ chịu nén
quy ra mác vật liệu (Kgf/ cm2) Ví dụ: Rb = 400 = 400 Kgf/ cm2 Rx = 400 = 400 Kgf/ cm2 Đối với vật liệu dẻo: thép ⇒ cường độ chịu kéo Rk Vật liệu gỗ: - nén “dọc trục” ⇒ rất tốt - kéo “dọc trục” ⇒ rất tốt - chịu uốn ⇒ rất tốt Cường độ của vật liệu quyết định chủ yếu bởi thành phần của vật liệu, cấu tạo của vật liệu, hình dạng và đặc trưng bề mặt của vật liệu. Ngoài ra, cường độ của vật liệu còn phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ và độ Nm khi tiến hành xác định, nó thuộc vào kích thước mẫu thí nghiệm. Do vậy, có thể nói rằng cường độ vật liệu là một chỉ tiêu mang tính chất điều kiện nhất định. Phương pháp thí nghiệm: ngày nay, ngoài phương pháp thí nghiệm phá hoại mẫu, người ta còn ứng dụng phương pháp thí nghiệm không phái hoại và không hư hỏng. Để thực hiện phương pháp này, người ta dùng nguyên liệu lý âm học, là tìm tốc độ truyền siêu âm qua mẫu vật liệu, và vận tốc càng nhanh thì vật liệu càng đặc ⇒ R càng cao.
(Phương pháp siêu âm): tiến hành: • Đúc nhiều nhóm mẫu tính toán chính xác • Dưỡng hộ điều kiện tiêu chuNn • vận tốc qua các nhóm mẫu (m/s) • Nén ⇒ Rn    ⇒ xây dựng đồ thị chuNn Bài giảng VLXD-Chương 1 GVC-ThS. Cù Khắc Trúc – ThS. Lê văn Hải Châu 9 Ứng dụng: siêu âm kích thích tại phòng thí nghiệm, xí nghiệp, nhà máy, công trường. + Phương pháp cộng hưởng: • Cấu kiện, vật liệu chịu biến dạng xoắn, cuộn… sau đó truyền siêu âm • Ap dụng phòng thí nghiệm , viện nghiên cứu 3/ Cường độ chịu uốn: Trong các phòng thí nghiệm để xác định cường độ chịu uốn, người ta chế tạo mẫu dạng thanh (dầm), kích thước 4×4×16 cm • Dầm (thanh), tiết diện chữ nhật chịu một lực tập trung P ở giữa dầm: Sơ đồ tính: 22 .3 bh lP W MRu == (Kgf/cm2) • Dầm (thanh): tiết diện chữ nhật, chịu hai lực P, đặt cách nhau a, cách gối tựa a -> Sơ đồ tính: 2 )(3 bh alP W MRu − == (Kgf/cm2) + M: moment uốn, Kgf/cm + W: moment chống uốn của tiết diện dầm (cm3) Nếu tiết diện chữ nhật: 6 2bhW = P L b h b h P/2 a P/2 a a Rn v(m/s) R4 R3 V6 V5 V4 V3 V2 V1 Hình I.1: Đồ thị chun Bài giảng VLXD-Chương 1 GVC-ThS. Cù Khắc Trúc – ThS. Lê văn Hải Châu 10 Tiết diện vuông: 66 33 hbW ÷= Tiết diện tròn: 32 3DW pi= + P: tải trọng tác dụng của dầm, Kgf + b,h: chiều rộng và chiều cao tiết diện dầm, cm + a: khoảng cách giữa các lực và gối tựa + l: nhịp dầm, cm Khi dầm làm việc chịu uốn thì thường phần bên dưới chịu kéo, phần bên trên chịu nén. Thông thường Rk < Rn (trừ thép, gỗ) Để đánh giá một loại vật liệu mà chỉ căn cứ vào giá trị cường độ cao chưa đủ, vì có những loại vật liệu có giá trị cường độ cao nhưng rất nặng nề (γo>) và tốn kém nhiều vật liệu, làm nặng công trình ⇒ đầu tư nền móng tăng, kém mỹ quan. Do vậy, người ta đưa vào khái niệm hệ số phNm chất. 4/ Hệ số phm chất: (Kpc) o pc RK γ = không có thứ nguyên Kpc càng lớn thì phNm chất càng tốt. Vài con số thí dụ về Kpc của một số loại vật liệu xây dựng • Dura: Kpc = 1,61 • Thép tốt: Kpc =1,27 • Gỗ xoan: Kpc = 0,7 • Thép công trình 3: Kpc = 0,51 • Bê tông mác 150#: Kpc = 0,06 • Gạch xây mác 50#: Kpc = 0,29 Xu hướng hiện nay, người ta phải nghiên cứu, phải tìm ra những loại vật liệu có hệ số phNm chất tốt Kpc↑ ⇒ phNm chất tốt 5/ Độ cứng: Là khả năng của vật liệu chống lại sự xuyên, hoặc là đâm của các vật thể khác cứng hơn nó. Mặt khác, độ cứng của vật liệu cũng còn được đặc trưng bằng khả năng khó gia công của loại vật liệu đó. Có hai phương pháp xác định độ cứng: + Là xác định độ cứng bằng bảng thang độ cứng Mohs: theo phương pháp này, người ta dùng xác định độ cứng của các khoáng vật. + Là phương pháp xác định độ cứng Brinell: xác định độ cứng của bê tông, thép, gỗ, vật liệu bằng chất dẻo. a/ Bảng thang độ cứng Mohs: Bài giảng VLXD-Chương 1 GVC-ThS. Cù Khắc Trúc – ThS. Lê văn Hải Châu 11 Bảng I-3 Bậc thang Mohs Tên khoáng vật và công thức hóa học Đặc trưng độ cứng Mohs 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Talc-3MgO4SiO2H2O hoặc đá phấn- Mg3(Si4O10)(OH)2 Thạch cao - anhydrite ngậm nước - CaSO4.2H2O Calcite - CaCO3 hoặc anhydrite-CaSO4 Fluorin- CaF2 Apatit- Ca5(PO4)3.FCL Feldpar (tràng thạch)-K2O.Al2O3.6SiO2 Thạch anh - SiO2 Topaze- Al2(SiO4)(P3OH)2 Coridon - Al2O3 Kim cương (diamont) Rất mềm, rạch được bề mặt thành vệt bằng móng tay. Mềm → cứng vừa rạch được bề mặt bằng dao kim loại ấn mạnh. Cứng → rất cứng, dùng nó rạch thành vệt trên kinh xây dựng. Chú thích: sự sắp xếp về độ cứng giữa hai bậc trong bảng Mohs không hơn nhau đúng số lần như bậc đã chỉ: Thí dụ: Thạch anh → bậc 7 Talc → bậc 1
không có nghĩ là thạch anh cứng gấp 7 lần Talc. Mà nó chỉ nói lên cứng hơn kém nhau mà thôi. b/ Độ cứng Brinell (HBR) - Người ta sử dụng bi thép đặc biệt, có đường kính D (mm) - An bi thép vào vật liệu định thử một lực P (Kgf,N) - Do đường kính vết lõm → d (mm) - Công thức: ( )222 dDDD PFPH BR −−== pi Kgf/mm2, N/mm2 + F: diện tích của vết lõm hình chỏm cầu, mm2 + P: lực ấn bi thép thuộc D bi: (10 mm; 5 mm; 2,5 mm; 1 mm) và tính chất của vật liệu (K) ⇒ P = KD2 (Kgf) Thí dụ: tính toán P Kim loại: o Đen K = 30 o Màu K = 10 o Mềm K = 3 Chọn bi có D = 10 mm, ấn vào kim loại đen (K=30) ⇒ P = 30.102 = 3000 Kgf Khi HBR càng lớn → vật liệu càng cứng, khi d càng lớn → vật liệu càng mềm. 6/ Độ mài mòn (Mm) Độ màimòn là khả năng của vật liệu chịu tác dụng của lực ma sát. Hiện tượng này thường gặp ở mặt đường, mặt cầu, đường ray. Xác định độ mài mòn bằng máy mài mòn.          P D d Bài giảng VLXD-Chương 1 GVC-ThS. Cù Khắc Trúc – ThS. Lê văn Hải Châu 12 • Lấy mẫu hình trụ có kích thước d = 2.5cm, h = 5cm. • Kẹp mẫu lên đĩa, quay tròn với tốc độ 33 vòng/phút. • Quay trong 1000 vòng và có rắc cát thạch anh cỡ hạt (0.3÷0.6) mm (rắc khoảng 2.5 lít cát/1000 vòng). Công thức: 1 2 m G GM F − = (g/cm2 ) Trong đó: - F: tiết diện mẫu (cm2). - G1,G2: Khối lượng mẫu trước và sau khi mài mòn. 7/ Độ chống va chạm Độ chống va chạm của vật liệu (KG.m/cm3) là công cần thiết (KG.m) để đập vỡ 1 đơn vị thể tích vật liệu (cm3) của mẫu thí nghiệm. Để xác định độ chống va chạm dùng máy búa đặc biệt. Đặt mẫu nằm trên bệ giữa 2 trụ. Quả cân treo ở độ cao nhất định sẽ rơi tự do đập vào mẫu cho đến kh xuất hiện vết nứt. 8/ Độ chống hao mòm (Hm) Là khả năng của vật liệu chịu tác dụng đồng thời của hai lực mài mòn và va đập hoặc va chạm Máy xác định (hình trống Đêvan) Vật liệu đá thiên nhiên - Đập đá các cục m = 100 gram - Cân lấy 5 kg = 50 ± 2 cục - Cho vào máy quay 10.000 vòng - Công thức : 100. 1 1 M MMH m − = (%) Trong đó: M1: Khối lượng mẫu ban đầu M: khối lượng mẫu sau sau khi quay 10.000 vòng và rây sót sàng 2mm Dựa vào Hm ⇒ chi đá thí nghiệm làm các loại: - Chống hao mòn rất tốt Hm < 4% - Chống hao mòn tốt Hm = [4 ÷ 6]% - Chống hao mòn trung bình Hm = [6 ÷ 10]% - Chống hao mòn yếu Hm = [10 ÷ 15]% - Chống hao mòn rất yếu Hm >15% cát thạch anh Thí nghiệm mài mòn Hình I.2: Máy xác định độ hao mòn