Giáo trình Vật liệu xây dựng: Ngành Thí nghiệm & Kiểm tra chất lượng Cầu đường bộ

Giáo trình vật liệu xây dựng cho nghề thí nghiệm và kiểm tra chất lượng cầu đường bộ trình độ cao đẳng, cung cấp kiến thức chuyên sâu và ứng dụng thực tiễn.

• Trường học: Trường Cao Đẳng
• Chuyên ngành: Vật Liệu Xây Dựng
• Đề tài: Giáo Trình Vật Liệu Xây Dựng Nghề Thí Nghiệm Và Kiểm Tra Chất Lượng Cầu Đường Bộ Trình Độ Cao Đẳng
• Loại tài liệu: Giáo Trình

Mục lục chi tiết

• LỜI GIỚI THIỆU
• 1. Chương 1: Các tính chất cơ bản của vật liệu
• 1.1. Các tính chất vật lý chủ yếu
• 1.1.1. Khối lượng riêng. Khối lượng thể tích
• 1.1.2. Các tính chất vật lý
• 1.2. Các tính chất cơ học chủ yếu
• 1.2.1. Cường độ chịu lực của vật liệu. Độ cứng của vật liệu. Tính đàn hồi, dẻo, giòn
• 2. Chương 2: Vật liệu đá thiên nhiên
• 2.1. Khái niệm và phân loại
• 2.2. Thành phần, tính chất và công dụng của một số loại đá thường dùng. Đá biến chất
• 3. Chương 3: Vật liệu gốm xây dựng
• 3.1. Khái niệm và phân loại
• 3.2. Các loại sản phẩm gốm xây dựng
• 3.2.1. Các loại gạch xây
• 3.2.2. Ngói đất sét
• 3.2.3. Các loại sản phẩm khác
• 4. Chương 4: Vật liệu gỗ
• 4.1. Cấu tạo của gỗ. Cấu tạo thô đại
• 4.2. Cấu tạo vi mô. Các tính chất vật lý của gỗ. Độ ẩm và tính hút ẩm. Các tính chất cơ học của gỗ. Phân loại và cách bảo quản gỗ. Bảo quản gỗ
• 5. Chương 5: Vật liệu thép xây dựng
• 5.1. Các loại thép xây dựng
• 5.2. Một số sản phẩm thép dùng trong xây dựng
• 5.2.1. Cốt thép cho kết cấu bê tông cốt thép
• 5.2.2. Kết cấu thép
• 5.3. Hợp kim nhôm
• 5.4. Silumin
• 6. Chương 6: Vật liệu bê tông và bê tông cốt thép
• 6.1. Khái niệm bê tông, bê tông cốt thép. Khái niệm chung. Vật liệu chế tạo bê tông nặng. Tính chất cơ bản của vật liệu bê tông, bê tông cốt thép
• 6.2. Cường độ chịu lực. Tính thấm nước của bê tông
• 6.3. Tính co nở thể tích
• 6.4. Tính chịu nhiệt
• 6.5. Bê tông và bê tông cốt thép dùng trong xây dựng
• 6.5.1. Các loại bê tông dùng trong xây dựng
• 6.5.2. Các loại cấu kiện bê tông và bê tông cốt thép dùng trong xây dựng
• 7. Chương 7: Vật liệu PVC
• 7.1. Lịch sử của PVC
• 7.2. Khái niệm PVC
• 7.3. Vật liệu PVC dùng trong xây dựng
• 7.3.1. Dây và cáp điện
• 7.3.2. PVC cứng (uPVC)
• 8. Chương 8: Vật liệu sơn
• 8.1. Thành phần của sơn dầu
• 8.2. Vật liệu phụ. Sử dụng và bảo quản sơn
• 9. Chương 9: Chất kết dính
• 9.1. Chất kết dính vô cơ. Một số chất kết dính vô cơ. Khái niệm và phân loại. Tính chất cơ bản
• 9.2. Sử dụng và bảo quản. Phạm vi sử dụng
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Toàn cảnh giáo trình vật liệu xây dựng cho ngành cầu đường bộ

Giáo trình vật liệu xây dựng cho nghề thí nghiệm và kiểm tra chất lượng cầu đường bộ trình độ cao đẳng là một tài liệu kỹ thuật cơ sở, giữ vị trí nền tảng trong chương trình đào tạo. Môn học này được thiết kế để trang bị kiến thức toàn diện trước khi sinh viên tiếp cận các mô đun chuyên môn sâu hơn. Tầm quan trọng của môn học được nhấn mạnh trong Lời giới thiệu của tài liệu gốc: "Chất lượng của vật liệu có ảnh hưởng lớn đến chất lượng và tuổi thọ công trình". Do đó, việc nắm vững các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu là yêu cầu bắt buộc đối với một cán bộ kỹ thuật tương lai. Nội dung cốt lõi của giáo trình xây dựng cầu đường này không chỉ giới thiệu các tính chất cơ bản mà còn đi sâu vào phân loại, thành phần, công dụng và phương pháp bảo quản từng loại vật liệu xây dựng thông dụng. Đây là sách chuyên ngành vật liệu xây dựng thiết yếu, giúp người học nhận biết, lựa chọn và sử dụng vật liệu một cách hiệu quả, đáp ứng cả yêu cầu kỹ thuật và kinh tế của dự án. Mục tiêu chính là hình thành một nền tảng kiến thức vững chắc, tạo điều kiện cho việc tự học và nâng cao năng lực nghề nghiệp trong lĩnh vực đào tạo nghề kiểm định xây dựng. Chương trình học được cấu trúc logic, bắt đầu từ các tính chất cơ bản, sau đó đi vào chi tiết từng nhóm vật liệu chính như đá, gốm, gỗ, thép, và bê tông. Mỗi chương đều được biên soạn cẩn thận để đảm bảo tính chính xác và cập nhật, phục vụ không chỉ cho sinh viên mà còn là tài liệu tham khảo hữu ích cho các kỹ sư đang hoạt động trong ngành.

1.1. Vai trò nền tảng của môn học vật liệu xây dựng

Môn học Vật liệu xây dựng đóng vai trò là môn kỹ thuật cơ sở bắt buộc, là tiền đề cho toàn bộ kiến thức chuyên ngành kiểm định chất lượng công trình giao thông. Tài liệu gốc khẳng định đây là môn học "chiếm vị trí đặc biệt quan trọng", vì chất lượng vật liệu đầu vào quyết định trực tiếp đến độ bền vững và an toàn của các công trình cầu đường bộ. Việc trang bị kiến thức này giúp sinh viên hiểu rõ bản chất của từng loại vật liệu, từ đó có cơ sở để thực hiện các phép thí nghiệm vật liệu xây dựng một cách chính xác. Kiến thức từ giáo trình giúp hình thành tư duy phân tích, đánh giá và lựa chọn vật liệu phù hợp với từng hạng mục công trình cụ thể, tối ưu hóa chi phí và đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn thí nghiệm VLXD.

1.2. Mục tiêu đào tạo nghề kiểm định xây dựng trình độ cao đẳng

Mục tiêu của giáo trình là trang bị cho người học khả năng "nêu được các tính chất, khái niệm, thành phần, phân loại, phạm vi sử dụng và bảo quản của một số loại vật liệu thông dụng". Sinh viên sau khi hoàn thành môn học phải nhận biết được các vật liệu đã học, đồng thời có kỹ năng lựa chọn vật liệu một cách hiệu quả trong thực tế. Quan trọng hơn, chương trình còn rèn luyện "thái độ cẩn thận, chu đáo trong quá trình bảo quản, sử dụng vật liệu đảm bảo chất lượng". Đây là những phẩm chất cốt lõi cần có của một thí nghiệm viên chuyên nghiệp, góp phần vào thành công của công tác quản lý chất lượng công trình (QA/QC).

II. Thách thức trong kiểm định chất lượng công trình giao thông

Ngành xây dựng cầu đường bộ đối mặt với nhiều thách thức trong việc đảm bảo chất lượng và tuổi thọ công trình. Thách thức lớn nhất đến từ sự biến đổi và đa dạng của vật liệu xây dựng. Việc kiểm soát chất lượng vật liệu đầu vào là khâu then chốt, quyết định đến sự an toàn và bền vững của toàn bộ kết cấu. Nếu vật liệu không đạt chuẩn, các rủi ro như nứt, lún, sụp đổ có thể xảy ra, gây thiệt hại nghiêm trọng về kinh tế và con người. Do đó, công tác kiểm định chất lượng công trình giao thông đòi hỏi sự chính xác và tuân thủ nghiêm ngặt các quy trình. Người làm công tác quản lý chất lượng công trình (QA/QC) phải có kiến thức sâu rộng về các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu và thành thạo các phương pháp thí nghiệm. Một thách thức khác là việc cập nhật liên tục các tiêu chuẩn thí nghiệm VLXD, đặc biệt là các TCVN trong xây dựng. Các tiêu chuẩn này thường xuyên được sửa đổi, bổ sung để phù hợp với công nghệ và vật liệu mới. Điều này đòi hỏi các phòng thí nghiệm LAS-XD và đội ngũ kỹ thuật viên phải không ngừng học hỏi, nâng cao trình độ. Hơn nữa, việc đảm bảo tính khách quan và minh bạch trong việc lập báo cáo kết quả thí nghiệm cũng là một vấn đề quan trọng. Bất kỳ sai sót hay gian lận nào trong quá trình thí nghiệm đều có thể dẫn đến những hậu quả khôn lường cho công trình. Vì vậy, một giáo trình vật liệu xây dựng chuẩn mực là công cụ không thể thiếu để chuẩn hóa kiến thức và quy trình làm việc.

2.1. Rủi ro từ vật liệu không đáp ứng tiêu chuẩn TCVN trong xây dựng

Việc sử dụng vật liệu không tuân thủ TCVN trong xây dựng mang lại những rủi ro tiềm tàng. Ví dụ, cốt thép không đủ cường độ chịu kéo có thể làm kết cấu bê tông bị phá hoại dưới tải trọng thiết kế. Bê tông có độ thấm nước cao sẽ làm cốt thép nhanh bị ăn mòn, giảm tuổi thọ công trình. Giáo trình nhấn mạnh tầm quan trọng của việc thí nghiệm vật liệu theo các tiêu chuẩn cụ thể như TCVN 3118:1993 cho bê tông hay TCVN 1651:1985 cho cốt thép. Việc không tuân thủ các quy định này không chỉ làm giảm chất lượng mà còn có thể dẫn đến các vấn đề pháp lý khi nghiệm thu và bàn giao công trình.

2.2. Nhu cầu về chứng chỉ thí nghiệm viên chuyên nghiệp

Để đối phó với các thách thức kỹ thuật, nhu cầu về nhân lực có chuyên môn cao ngày càng tăng. Một thí nghiệm viên chuyên nghiệp không chỉ cần nắm vững lý thuyết mà còn phải thành thạo vận hành máy móc thiết bị thí nghiệm và phân tích kết quả. Chứng chỉ thí nghiệm viên là một minh chứng quan trọng cho năng lực và trình độ của người hành nghề. Nó đảm bảo rằng cá nhân đó đã trải qua chương trình đào tạo nghề kiểm định xây dựng bài bản, có đủ kiến thức và kỹ năng để thực hiện các thí nghiệm phức tạp, từ thí nghiệm kéo thép đến phân tích thành phần bê tông nhựa, góp phần đảm bảo chất lượng cho các công trình giao thông trọng điểm.

III. Hướng dẫn các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu xây dựng cơ bản

Chương 1 của giáo trình vật liệu xây dựng tập trung giới thiệu các tính chất cơ bản, là kiến thức nền tảng để đánh giá và lựa chọn vật liệu. Các tính chất này được chia thành hai nhóm chính: tính chất vật lý và tính chất cơ học. Việc hiểu rõ các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu giúp kỹ thuật viên dự đoán được hành vi của chúng dưới các điều kiện làm việc khác nhau. Tính chất vật lý bao gồm các chỉ tiêu quan trọng như khối lượng riêng (ρ), khối lượng thể tích (ρv), độ rỗng (r), độ đặc (đ), độ ẩm (W) và độ hút nước. Ví dụ, công thức tính độ rỗng, r = 1 - (ρv/ρ), cho thấy mối liên hệ trực tiếp giữa khối lượng thể tích và khối lượng riêng, một chỉ số quan trọng ảnh hưởng đến khả năng cách âm, cách nhiệt của vật liệu. Trong khi đó, tính chất cơ học là khả năng của vật liệu chống lại sự phá hoại từ ngoại lực. Cường độ là chỉ tiêu quan trọng nhất, bao gồm cường độ chịu nén, chịu kéo và chịu uốn. Tài liệu gốc nêu rõ: "Cường độ của vật liệu phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Thành phần cấu trúc, phương pháp thí nghiệm, điều kiện môi trường, hình dáng kích thước mẫu". Ngoài ra, các tính chất như độ cứng, tính đàn hồi, tính dẻo và tính giòn cũng được phân tích chi tiết. Nắm vững các khái niệm này là điều kiện tiên quyết để thực hiện đúng các bài thí nghiệm vật liệu xây dựng và diễn giải chính xác báo cáo kết quả thí nghiệm.

3.1. Phân tích các tính chất vật lý chủ yếu của vật liệu

Các tính chất vật lý quyết định đến trạng thái tự nhiên và độ bền của vật liệu trong môi trường. Khối lượng riêng là khối lượng của một đơn vị thể tích vật liệu ở trạng thái hoàn toàn đặc, trong khi khối lượng thể tích tính cả phần lỗ rỗng. Mối quan hệ giữa hai đại lượng này xác định độ rỗng và độ đặc, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chống thấm, cách nhiệt và khối lượng của kết cấu. Độ hút nước và độ bão hòa nước là các chỉ tiêu đánh giá khả năng vật liệu bị ảnh hưởng bởi độ ẩm, một yếu tố quan trọng trong kiểm định chất lượng công trình giao thông, đặc biệt là với các kết cấu ngoài trời. Các chỉ số này được xác định theo các quy trình thí nghiệm tiêu chuẩn, đảm bảo tính nhất quán và so sánh được.

3.2. Tìm hiểu các tính chất cơ học quyết định khả năng chịu lực

Tính chất cơ học mô tả phản ứng của vật liệu dưới tác động của lực. Cường độ là khả năng chống lại sự phá hoại. Giáo trình trình bày các phương pháp xác định cường độ, bao gồm phương pháp phá hoại (nén, kéo, uốn mẫu) và không phá hoại (sử dụng sóng siêu âm). Độ cứng, được xác định bằng thang Mohs hoặc phương pháp Brinell, cho biết khả năng chống lại sự xuyên đâm. Tính đàn hồi, dẻo, giòn mô tả hành vi biến dạng của vật liệu. Vật liệu dẻo như thép có khả năng biến dạng lớn trước khi bị phá hủy, trong khi vật liệu giòn như bê tông bị phá hủy đột ngột. Việc hiểu rõ các tính chất này giúp thiết kế kết cấu an toàn và hiệu quả.

IV. Phương pháp thí nghiệm vật liệu xây dựng theo TCVN mới nhất

Việc thực hành thí nghiệm là cốt lõi của nghề kiểm tra chất lượng cầu đường bộ. Giáo trình vật liệu xây dựng này cung cấp một hệ thống kiến thức chi tiết về các phương pháp lấy mẫu vật liệu và quy trình thí nghiệm tuân thủ tiêu chuẩn thí nghiệm VLXD hiện hành. Mỗi loại vật liệu đều có những quy trình kiểm tra đặc thù, được quy định rõ trong các Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN). Ví dụ, thí nghiệm bê tông xi măng thường tuân theo TCVN 3118:1993, quy định về kích thước mẫu (thường là khối lập phương 150x150x150 mm), điều kiện bảo dưỡng và quy trình nén để xác định cường độ chịu nén. Đối với thí nghiệm cốt liệu (cát, đá), các chỉ tiêu quan trọng như thành phần hạt, hàm lượng tạp chất, khối lượng thể tích xốp được xác định theo các TCVN tương ứng. Quá trình thí nghiệm đòi hỏi sự chính xác từ khâu chuẩn bị mẫu, vận hành máy móc thiết bị thí nghiệm, đến ghi chép và xử lý số liệu. Đặc biệt, thí nghiệm kéo thép là một trong những thí nghiệm cơ bản nhất để xác định giới hạn chảy và giới hạn bền của cốt thép, đảm bảo vật liệu đáp ứng yêu cầu thiết kế. Giáo trình không chỉ cung cấp lý thuyết mà còn hướng dẫn thực hành, giúp sinh viên làm quen với môi trường làm việc thực tế tại một phòng thí nghiệm LAS-XD, từ đó hình thành kỹ năng và tác phong chuyên nghiệp.

4.1. Quy trình thí nghiệm bê tông xi măng và bê tông nhựa

Đối với thí nghiệm bê tông xi măng, các bước cơ bản bao gồm lấy mẫu hỗn hợp bê tông tươi, đúc mẫu, bảo dưỡng mẫu trong điều kiện tiêu chuẩn và nén mẫu ở các tuổi 3, 7, 28 ngày. Các chỉ tiêu như độ sụt, cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo khi uốn là những thông số quan trọng nhất. Tương tự, thí nghiệm bê tông nhựa (asphalt) trong xây dựng đường bộ cũng có quy trình nghiêm ngặt, bao gồm việc xác định độ ổn định Marshall, độ rỗng dư, hàm lượng nhựa... để đảm bảo mặt đường có khả năng chịu tải, chống biến dạng và bền với thời tiết.

4.2. Hướng dẫn thí nghiệm cốt liệu cát đá và thí nghiệm kéo thép

Chất lượng của bê tông phụ thuộc rất nhiều vào cốt liệu. Do đó, thí nghiệm cốt liệu (cát, đá) là không thể thiếu. Các thí nghiệm này bao gồm sàng thành phần hạt để xác định mô đun độ lớn, kiểm tra hàm lượng bùn, sét, và các tạp chất hữu cơ có hại. Kết quả này giúp thiết kế cấp phối bê tông tối ưu. Trong khi đó, thí nghiệm kéo thép được thực hiện trên các máy kéo nén vạn năng. Mẫu thép được kéo cho đến khi đứt, quá trình này ghi lại biểu đồ quan hệ lực-biến dạng, từ đó xác định các đặc trưng cơ học quan trọng như giới hạn chảy, giới hạn bền và độ dãn dài tương đối. Các TCVN trong xây dựng quy định rõ về hình dạng mẫu thử và tốc độ gia tải.

V. Ứng dụng kiến thức vào quản lý chất lượng công trình QA QC

Kiến thức từ giáo trình vật liệu xây dựng không chỉ phục vụ cho việc học tập mà còn có tính ứng dụng trực tiếp vào công tác quản lý chất lượng công trình (QA/QC) tại hiện trường và trong phòng thí nghiệm. Một kỹ sư QA/QC hay thí nghiệm viên phải có khả năng áp dụng lý thuyết vào thực tế để đánh giá chất lượng vật liệu, giám sát quá trình thi công và nghiệm thu các hạng mục công trình. Toàn bộ quy trình này được thực hiện tại các phòng thí nghiệm LAS-XD (Phòng thí nghiệm chuyên ngành Xây dựng được công nhận). Tại đây, các máy móc thiết bị thí nghiệm hiện đại như máy nén bê tông, máy kéo thép, hệ thống sàng cốt liệu, tủ dưỡng hộ mẫu... được sử dụng để thực hiện các phép thử theo tiêu chuẩn thí nghiệm VLXD. Kết quả của các thí nghiệm này là cơ sở pháp lý và kỹ thuật quan trọng. Chúng được tổng hợp và trình bày trong báo cáo kết quả thí nghiệm. Báo cáo phải thể hiện đầy đủ thông tin về mẫu thử, phương pháp thí nghiệm, tiêu chuẩn áp dụng, kết quả đo lường và kết luận về sự phù hợp của vật liệu so với yêu cầu kỹ thuật. Việc lập báo cáo đòi hỏi sự cẩn trọng, chính xác và minh bạch. Đây là sản phẩm cuối cùng của quá trình kiểm định, đóng vai trò quyết định trong việc nghiệm thu chất lượng, giải quyết tranh chấp và đảm bảo an toàn cho công trình giao thông.

5.1. Vai trò của phòng thí nghiệm LAS XD trong ngành xây dựng

Một phòng thí nghiệm LAS-XD được công nhận là đơn vị có đủ năng lực pháp lý và kỹ thuật để thực hiện các phép thử và cấp giấy chứng nhận chất lượng vật liệu. Các phòng thí nghiệm này hoạt động dưới sự giám sát của các cơ quan quản lý nhà nước, đảm bảo tính khách quan và độ tin cậy của kết quả. Vai trò của phòng LAS-XD là cực kỳ quan trọng trong việc kiểm soát chất lượng đầu vào, kiểm tra sự tuân thủ trong quá trình thi công và đánh giá chất lượng cuối cùng của công trình giao thông.

5.2. Kỹ năng lập báo cáo kết quả thí nghiệm chuyên nghiệp

Lập báo cáo kết quả thí nghiệm là một kỹ năng thiết yếu. Một báo cáo chuyên nghiệp phải rõ ràng, súc tích và đầy đủ thông tin theo quy định. Nó không chỉ đơn thuần là các con số mà còn phải bao gồm cả việc phân tích, so sánh kết quả với các yêu cầu của TCVN trong xây dựng hoặc chỉ dẫn kỹ thuật của dự án. Kỹ năng này được rèn luyện thông qua các bài thực hành trong quá trình đào tạo nghề kiểm định xây dựng, giúp sinh viên hiểu rõ cấu trúc và tầm quan trọng của tài liệu này trong hoạt động thực tiễn.

VI. Bí quyết để trở thành chuyên gia kiểm định xây dựng trình độ cao

Hoàn thành giáo trình vật liệu xây dựng trình độ cao đẳng là bước khởi đầu quan trọng trên con đường trở thành một chuyên gia trong lĩnh vực kiểm định chất lượng công trình giao thông. Để thực sự thành công, người học cần kết hợp nhuần nhuyễn giữa kiến thức lý thuyết và kỹ năng thực hành. Bí quyết nằm ở việc không ngừng học hỏi và cập nhật. Ngành xây dựng luôn phát triển với các loại vật liệu mới và công nghệ thi công tiên tiến, kéo theo sự thay đổi của các tiêu chuẩn thí nghiệm VLXD. Việc chủ động tìm hiểu các TCVN trong xây dựng mới ban hành, tham gia các khóa đào tạo nghề kiểm định xây dựng nâng cao là yếu tố then chốt. Bên cạnh đó, việc tích lũy kinh nghiệm thực tế tại các phòng thí nghiệm LAS-XD hoặc công trường sẽ giúp củng cố kiến thức và phát triển khả năng xử lý tình huống. Một chuyên gia không chỉ giỏi về kỹ thuật mà còn phải có đạo đức nghề nghiệp, đảm bảo tính trung thực và khách quan trong mỗi báo cáo kết quả thí nghiệm. Cuối cùng, việc sở hữu các chứng chỉ thí nghiệm viên liên quan và không ngừng trau dồi kỹ năng mềm như giao tiếp, làm việc nhóm và quản lý thời gian sẽ mở ra nhiều cơ hội thăng tiến trong sự nghiệp, đóng góp vào việc xây dựng những công trình cầu đường bộ chất lượng và bền vững cho tương lai.

6.1. Lộ trình phát triển sự nghiệp và tầm quan trọng của chứng chỉ

Lộ trình sự nghiệp của một người làm trong ngành kiểm định thường bắt đầu từ vị trí thí nghiệm viên, sau đó có thể phát triển lên kỹ sư QA/QC, trưởng phòng thí nghiệm, hoặc chuyên gia tư vấn giám sát. Trên con đường này, việc sở hữu chứng chỉ thí nghiệm viên và các chứng chỉ hành nghề khác là điều kiện bắt buộc. Các chứng chỉ này không chỉ là yêu cầu pháp lý mà còn khẳng định năng lực chuyên môn, tạo dựng uy tín cá nhân và mở ra cơ hội tham gia vào các dự án lớn, phức tạp.

6.2. Tương lai của ngành thí nghiệm và kiểm tra chất lượng vật liệu

Tương lai của ngành kiểm định vật liệu xây dựng gắn liền với sự phát triển của công nghệ. Các máy móc thiết bị thí nghiệm ngày càng tự động hóa và thông minh hơn, cho kết quả nhanh và chính xác hơn. Việc ứng dụng công nghệ số, vật liệu mới (như bê tông tính năng siêu cao, vật liệu composite) và các phương pháp kiểm tra không phá hủy (NDT) tiên tiến sẽ là xu hướng tất yếu. Do đó, các chuyên gia tương lai cần phải sẵn sàng thích ứng, liên tục cập nhật kiến thức để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của ngành xây dựng cầu đường hiện đại.

Nội dung chính

GIÁO TRÌNH MÔN HỌC VẬT LIỆU XÂY DỰNG (MÃ MÔN HỌC: MH 10)

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Vật liệu xây dựng (Mã môn học: MH 10) do nhóm giảng viên Trường Cao đẳng Giao thông Vận tải Trung ương I biên soạn và phát hành năm 2017 theo chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng và Trung cấp nghề Thí nghiệm và kiểm tra chất lượng cầu đường bộ. Trong hệ thống đào tạo ngành Kỹ thuật xây dựng và Công trình giao thông, môn học giữ vị trí kỹ thuật cơ sở bắt buộc, được bố trí giảng dạy trước các môn học và mô đun chuyên môn nghề nhằm cung cấp nền tảng vật liệu phục vụ công tác thi công, giám sát và kiểm định chất lượng công trình.

Mục tiêu học tập của giáo trình tập trung trang bị hệ thống kiến thức cơ bản về tính chất cơ - lý của vật liệu xây dựng; phân loại, thành phần cấu tạo, phạm vi ứng dụng và phương pháp bảo quản các nhóm vật liệu phổ biến. Về chuẩn đầu ra kỹ năng, người học có khả năng tính toán các chỉ tiêu cơ lý, giải thích công thức định lượng, nhận biết và lựa chọn đúng chủng loại vật liệu đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật - kinh tế cụ thể của từng hạng mục xây lắp, đồng thời rèn luyện phương pháp xử lý số liệu thí nghiệm chính xác.

Giáo trình có tổng thời lượng 30 giờ (bao gồm 27 giờ lý thuyết và 3 giờ kiểm tra), được cấu trúc thành 9 chương theo phương pháp tiếp cận từ nguyên lý cơ bản đến các chủng loại vật liệu kỹ thuật cụ thể:

• Chương 1: Các tính chất cơ bản của vật liệu
• Chương 2: Vật liệu đá thiên nhiên
• Chương 3: Vật liệu gốm xây dựng
• Chương 4: Vật liệu gỗ
• Chương 5: Vật liệu thép xây dựng
• Chương 6: Vật liệu bê tông và bê tông cốt thép
• Chương 7: Vật liệu PVC
• Chương 8: Vật liệu sơn
• Chương 9: Chất kết dính

Đặc sắc của tài liệu là tính thực chứng và hệ thống hóa cao. Toàn bộ nội dung lý thuyết, phương pháp thí nghiệm và chỉ tiêu đánh giá chất lượng đều được quy chiếu trực tiếp theo hệ thống Tiêu chuẩn Quốc gia (TCVN, TCXD), kết hợp công thức toán lý xác thực và bảng số liệu định lượng chi tiết.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

• Chương 1: Các tính chất cơ bản của vật liệu (Mã: M10-01): Khảo sát các thông số trạng thái vật lý gồm khối lượng riêng ($\rho = m/V_a$), khối lượng thể tích ($\rho_v = m/V$), độ rỗng ($r$), độ đặc ($đ$), độ ẩm ($W$), độ hút nước ($H_k, H_v$), độ bão hòa nước ($C_{bh}$), hệ số làm mềm ($K_m$). Trình bày tính chất nhiệt kỹ thuật qua công thức dẫn nhiệt của V.Necraxov ($\lambda = 0{,}0196 + 0{,}22\rho_v^2 - 0{,}14$) và Vlaxov ($\lambda = \lambda_0(1 + 0{,}002t)$); phân loại khả năng chịu lửa và chống cháy. Khảo sát tính chất cơ học gồm cường độ chịu lực xác định bằng phương pháp phá hoại (nén, kéo, uốn theo TCVN 3118:1993, TCVN 1772:1987, TCVN 6355:1998) và không phá hoại (truyền sóng siêu âm); độ cứng theo thang 10 khoáng vật Mohs (từ Tan đến Kim cương) và phương pháp ép bi thép Brinell ($HB$); các trạng thái biến dạng đàn hồi, dẻo và giòn.
• Chương 2: Vật liệu đá thiên nhiên (Mã: M10-02): Phân loại đá theo nguồn gốc sinh thành: đá mác ma (xâm nhập như granit, gabrô; phún xuất như bazan, đá bọt, tro núi lửa), đá trầm tích (cơ học như cát, sỏi; hóa học như thạch cao, đôlômit; hữu cơ như đá vôi canxit) và đá biến chất (đá hoa, gonai, điệp thạch sét). Phân tích thành phần khoáng vật chủ yếu gồm thạch anh ($\text{SiO}_2$), fenspat, mica và nhóm khoáng cacbonat, sunfat.
• Chương 3: Vật liệu gốm xây dựng (Mã: M10-03): Cơ sở sản xuất gốm từ đất sét qua tạo hình và nung nhiệt độ cao. Phân loại theo cấu tạo (gốm đặc $r < 5%$, gốm rỗng $r > 5%$) và phương pháp sản xuất (gốm tinh, gốm thô). Quy cách và yêu cầu kỹ thuật của gạch chỉ đặc tiêu chuẩn (TCVN 1451:1998 với 5 cấp mác 50, 75, 100, 125, 150, 200), gạch rỗng (TCVN 1450:1998), gạch nhẹ, gạch chịu lửa samốt (TCVN 4710:1989, TCVN 5441:1991), ngói đất sét (TCVN 1452:1995, TCVN 4313:1995), gạch clinke, gạch chịu axit, cốt liệu nhẹ keramzit và sứ vệ sinh (TCVN 6073:1995).
• Chương 4: Vật liệu gỗ (Mã: M10-04): Cấu tạo vĩ mô qua ba mặt cắt (vỏ, libe, lớp hình thành, gỗ giác, gỗ lõi, tủy cây, vòng tuổi, tia lõi) và vi mô (tế bào chịu lực chiếm 76% thể tích, mạch dẫn, tế bào dự trữ; thành phần xenlulo 40–46%, lignhin 19–20%). Độ ẩm và giới hạn bão hòa thớ ($W_{bh} = 23–35%$), độ ẩm tiêu chuẩn 18%, khối lượng riêng trung bình ($1{,}54\text{ g/cm}^3$), phân loại 8 nhóm gỗ theo khối lượng thể tích và ứng suất nén/uốn. Các phương pháp bảo quản hóa học ($\text{NaF}$, $\text{Na}_2\text{SiF}_6$, creozot, antraxen, bột nhão bitum/silicat), tẩm áp lực nồi chưng 6–8 atm, phòng chống hà và kỹ thuật sấy gỗ (sấy tự nhiên và sấy phòng $40–105^\circ\text{C}$).
• Chương 5: Vật liệu thép xây dựng (Mã: M10-05): Hợp kim Fe-C ($C < 2%$). Các phương pháp xử lý nhiệt (ủ, thường hóa, tôi, ram) và gia công cơ học (cán nóng, rèn, kéo/dập/cán nguội, vuốt dây). Phân loại thép cacbon thường theo TCVN 1765:1975 thành 3 nhóm: nhóm A (quy định cơ tính, ký hiệu CT0–CT6), nhóm B (quy định thành phần hóa học, ký hiệu BCT31–BCT61), nhóm C (quy định cả hai, ký hiệu CCT); thép hợp kim thấp (TCVN 1659:1975). Quy cách cốt thép cho bê tông thường (nhóm CI, CII, CIII, CIV theo TCVN 1651:1985), cốt thép bê tông dự ứng lực (dây kéo nguội, dây tôi ram, dảnh cáp 2–19 sợi, thanh cán nóng theo TCVN 6284:1997), thép kết cấu hình/ống và hợp kim nhôm (dura, silumin).
• Chương 6 đến Chương 9: Khái quát vật liệu bê tông nặng, bê tông cốt thép; vật liệu polymer PVC và uPVC; vật liệu sơn dầu và chất kết dính vô cơ (vôi, thạch cao, xi măng).

Progression logic của giáo trình đi từ việc thiết lập các định nghĩa, chỉ tiêu cơ lý tổng quát tại Chương 1 làm thước đo chung, sau đó tuần tự phân tích từng nhóm vật liệu từ vật liệu tự nhiên (đá, gỗ), vật liệu nhân tạo vô cơ (gốm, thép, bê tông, chất kết dính) đến vật liệu hữu cơ/hóa học (PVC, sơn).

Kiến thức nền tảng được xây dựng

• Lý thuyết cấu trúc vật liệu: Mối quan hệ mật thiết giữa thành phần hóa học, cấu trúc vi mô (tinh thể, vô định hình, tế bào sợi gỗ, mạng tinh thể kim loại) với các tính chất vĩ mô của vật liệu.
• Nguyên lý tương quan trạng thái: Mối quan hệ giữa thể tích pha rắn và pha rỗng qua phương trình cân bằng $r + đ = 1$; ảnh hưởng của nước (nước mao quản, nước hấp phụ, nước liên kết) đến sự suy giảm cường độ chịu lực qua hệ số mềm $K_m = R_{bh}/R_k$ và biến đổi thể tích (co ngót, trương nở).
• Nguyên lý chuyển pha và biến tính: Biến đổi hóa lý dưới tác động của nhiệt độ và áp suất (quá trình kết tinh mác ma, biến chất địa chất, phản ứng thiêu kết gốm, các pha nhiệt luyện ủ - tôi - ram thép).

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Tính toán chính xác các chỉ tiêu cơ lý ($\rho, \rho_v, r, đ, W, H_k, H_v, \lambda, R_{nén}, R_{kéo}, R_{uốn}$); quy đổi các chỉ tiêu cơ lý của gỗ và thép về điều kiện độ ẩm và kích thước tiêu chuẩn; tra cứu bảng mác vật liệu và bảng thành phần nguyên tố hóa học.
• Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Phân tích hình thái phá hoại của mẫu thử nghiệm (mẫu lập phương bê tông, viên ngói lợp, thanh gỗ, thanh thép); đánh giá mức độ đồng nhất và tính dị hướng của vật liệu (đặc biệt là gỗ và đá phiến ma); phân loại mẫu khoáng vật theo thang độ cứng Mohs.
• Kỹ năng thực hành nghề nghiệp (Practical competencies): Lựa chọn chủng loại vật liệu phù hợp với điều kiện làm việc của kết cấu công trình giao thông (chọn đá dăm cho bê tông, chọn mác thép cốt cho kết cấu dầm, chọn phương pháp tẩm bảo quản cấu kiện gỗ ngập nước hoặc lộ thiên); tuân thủ các quy định bảo quản, xếp dỡ vật liệu trong kho bãi nhằm tránh suy giảm chất lượng.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Phương pháp tiếp cận sư phạm

Giáo trình kết hợp phương pháp diễn dịch lý thuyết với quy nạp thực nghiệm kỹ thuật. Nội dung mỗi chương được trình bày theo trình tự: Khái niệm $\rightarrow$ Cấu tạo/Thành phần $\rightarrow$ Tính chất cơ lý $\rightarrow$ Phân loại/Tiêu chuẩn $\rightarrow$ Công dụng và Bảo quản. Cách tiếp cận này giúp người học gắn kết bản chất cấu trúc vật lý - hóa học với tính năng làm việc thực tế của vật liệu trong công trình.

Bài tập và bài tập thực hành

Hệ thống bài tập trong giáo trình gắn liền với việc xử lý số liệu định lượng:

• Bài tập tính toán thông số: Xác định khối lượng riêng bằng phương pháp bình tỉ trọng; tính hệ số bão hòa nước $C_{bh}$ và hệ số mềm $K_m$ để đánh giá độ bền nước của vật liệu thủy lợi; tính hệ số dẫn nhiệt $\lambda$ của kết cấu theo công thức thực nghiệm V.Necraxov.
• Bài tập cơ học vật liệu: Tính toán cường độ giới hạn chịu nén, kéo, uốn dựa trên tải trọng phá hoại $P_{ph}$ và diện tích tiết diện $F$; chuyển đổi cường độ chịu nén của gỗ ở độ ẩm đo đạc $W$ về độ ẩm tiêu chuẩn 18% thông qua hệ số điều chỉnh $\alpha$.
• Bài tập thực hành tiêu chuẩn: Khảo sát kích thước và độ sai lệch hình học của gạch xây (TCVN 1451:1998), tính toán tải trọng uốn gãy viên ngói lợp theo TCVN 4313:1995; đo vết lõm bi thép để xác định độ cứng Brinell $HB$.

Phương pháp đánh giá và hướng dẫn tự học

• Phương pháp đánh giá: Đánh giá định kỳ gồm 3 giờ kiểm tra bắt buộc kết hợp kiểm tra thường xuyên qua các bài tập tính toán thông số cơ lý và khả năng tra cứu, áp dụng Tiêu chuẩn Việt Nam.
• Hướng dẫn tự học: Người học cần tập trung vào việc ghi nhớ các công thức cơ bản, tự tra cứu bảng thông số quy cách cốt thép (Bảng 7-3, 7-6, 7-7), bảng phân loại nhóm gỗ (Bảng 8-1, 8-2), đối chiếu các chỉ tiêu kỹ thuật của từng loại vật liệu với yêu cầu nghiệm thu tại công trường.

---

Điểm nổi bật và cập nhật

Chuẩn hóa theo hệ thống Tiêu chuẩn Quốc gia (TCVN/TCXD)

Giáo trình tích hợp đồng bộ các tiêu chuẩn kỹ thuật chuyên ngành xây dựng và giao thông làm căn cứ đánh giá chất lượng vật liệu:

• Vật liệu đá và gốm: TCVN 1451:1998 (Gạch đặc đất sét nung), TCVN 1450:1998 (Gạch rỗng đất sét nung), TCVN 4710:1989 & TCVN 5441:1991 (Gạch chịu lửa samốt), TCVN 1452:1995 & TCVN 4313:1995 (Ngói đất sét nung và phương pháp thử), TCXD 111:1983 (Gạch trang trí đất sét nung), TCVN 6073:1995 (Sản phẩm sứ vệ sinh).
• Vật liệu kim loại và bê tông: TCVN 1765:1975 (Thép cacbon kết cấu), TCVN 1659:1975 (Thép hợp kim), TCVN 1651:1985 (Thép cốt bê tông cán nóng), TCVN 6284 (Phần 2 đến 5: 1997 - Thép cốt bê tông dự ứng lực), TCVN 3118:1993 (Bê tông nặng - Phương pháp xác định cường độ nén), TCVN 1772:1987 (Đá sỏi trong xây dựng).

Tích hợp công nghệ vật liệu hiện đại và tính ứng dụng công trình

• Vật liệu ứng suất trước: Cung cấp chi tiết các chủng loại thép cường độ cao phục vụ kết cấu bê tông cốt thép dự ứng lực trong công trình cầu vượt, khẩu độ lớn: dây kéo nguội, dây tôi ram (đường kính 6–16 mm), dảnh cáp khử ứng suất (2, 3, 7 hoặc 19 sợi) và thép thanh cán nóng (đường kính 16–40 mm).
• Vật liệu nhẹ và nhân tạo: Đưa vào chương trình các loại cốt liệu nhẹ nhân tạo như keramzit (nung phồng đất sét dễ chảy), tro xỉ núi lửa, đá bọt phục vụ chế tạo bê tông nhẹ giảm tự trọng kết cấu.
• Hợp kim và polyme kỹ thuật: Giới thiệu hợp kim nhôm chịu lực (dura Al-Cu-Cr-Mg-Mn với giới hạn chảy $1700–2800\text{ daN/cm}^2$), ống PVC cứng (uPVC), dây cáp điện và hệ thống bảo quản hóa học hiện đại cho gỗ xây dựng.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

Đối tượng	Mục đích và Phạm vi sử dụng	Yêu cầu tiên quyết (Prerequisites)
Sinh viên Cao đẳng / Trung cấp	Học phần Vật liệu xây dựng (MH 10) chuyên ngành Thí nghiệm và kiểm tra chất lượng cầu đường bộ, Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông.	Kiến thức cơ bản về Vật lý đại cương (cơ học, nhiệt học) và Hóa học đại cương (phản ứng vô cơ, polyme).
Giảng viên chuyên ngành	Sử dụng làm khung tài liệu giảng dạy chuẩn, biên soạn đề cương chi tiết, bài giảng lý thuyết 27 giờ và ngân hàng đề kiểm tra đánh giá 3 giờ.	Nắm vững phương pháp sư phạm kỹ thuật và hệ thống Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN chuyên ngành vật liệu.
Kỹ thuật viên / Thí nghiệm viên	Tài liệu tra cứu tại phòng thí nghiệm chuyên ngành xây dựng (LAS-XD), hiện trường kiểm định chất lượng cầu đường.	Kỹ năng đọc hiểu bản vẽ kỹ thuật, quy trình thao tác thiết bị thí nghiệm cơ lý vật liệu.

---

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

1. Giáo trình này được thiết kế phục vụ chương trình đào tạo nào?

Giáo trình được biên soạn phục vụ trực tiếp môn học Vật liệu xây dựng (Mã môn học: MH 10) thuộc chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng và Trung cấp nghề Thí nghiệm và kiểm tra chất lượng cầu đường bộ, đồng thời làm tài liệu học tập cho nghề Kỹ thuật xây dựng tại Trường Cao đẳng Giao thông Vận tải Trung ương I.

2. Người học cần chuẩn bị kiến thức nền tảng nào trước khi tiếp cận giáo trình?

Người học cần có kiến thức cơ bản về Vật lý (các đại lượng khối lượng, thể tích, nhiệt lượng, ứng suất, biến dạng đàn hồi/dẻo) và Hóa học (thành phần khoáng chất, oxit silicat, kim loại học, phản ứng thủy hóa) để hiểu rõ bản chất biến tính và các công thức cơ lý của vật liệu.

3. Giáo trình MH 10 có điểm gì khác biệt so với các tài liệu vật liệu học thông thường?

Tài liệu tập trung chuyên sâu vào các chỉ tiêu cơ lý định lượng và bám sát trực tiếp hệ thống Tiêu chuẩn Quốc gia (TCVN) phục vụ công tác kiểm tra, thí nghiệm hiện trường. Các thông số quy chuẩn về kích thước, sai số, mác gạch, nhóm thép (CI–CIV), nhóm cáp dự ứng lực và nhóm gỗ được trình bày rõ ràng kèm công thức tính toán cụ thể.

4. Phương pháp tự học giáo trình như thế nào để đạt hiệu quả cao?

Người học cần lập bảng đối chiếu giữa các công thức lý thuyết (ở Chương 1) với từng loại vật liệu cụ thể ở các chương sau; thực hành giải các bài tập xác định mác vật liệu qua số liệu nén uốn; thường xuyên tra cứu các bảng tiêu chuẩn kỹ thuật (TCVN) đi kèm trong tài liệu.

5. Giáo trình có các bảng tra cứu dữ liệu thực nghiệm nào đáng chú ý?

Giáo trình cung cấp các bảng dữ liệu quy chuẩn gồm:

• Bảng 1-1: Khối lượng riêng, khối lượng thể tích và độ rỗng của các loại vật liệu xây dựng.
• Bảng 1-2: Kích thước mẫu và công thức tính cường độ chịu lực theo TCVN.
• Bảng 1-3: Thang độ cứng 10 khoáng vật mẫu của Mohs.
• Bảng 3-1 & 3-2: Mác gạch đặc (50–200) và quy cách gạch rỗng đất sét nung theo TCVN 1451:1998, TCVN 1450:1998.
• Bảng 7-1, 7-2, 7-6, 7-7: Cơ tính, thành phần hóa học, diện tích tiết diện và tính chất thử uốn nguội của các nhóm cốt thép theo TCVN 1765:1975 và TCVN 1651:1985.
• Bảng 8-1 & 8-2: Phân loại 8 nhóm gỗ theo ứng suất nén dọc và khối lượng thể tích.

---

Kết luận

Giáo trình Môn học Vật liệu xây dựng (MH 10) cung cấp hệ thống kiến thức toàn diện và có độ chính xác kỹ thuật cao về các tính chất cơ - lý, quy chuẩn phân loại và phạm vi ứng dụng của các nhóm vật liệu xây dựng cơ bản. Lộ trình học tập xuất phát từ việc nắm vững 13 chỉ tiêu cơ lý nền tảng tại Chương 1, làm cơ sở để phân tích chuyên sâu các nhóm vật liệu khoáng thiên nhiên, vật liệu nung, gỗ, kim loại, bê tông và polyme ở các chương tiếp theo, chuẩn bị nền tảng trực tiếp cho các môn học chuyên môn nghề như Thí nghiệm kiểm tra chất lượng công trình giao thông. Để hoàn thiện kiến thức, người học nên kết hợp nghiên cứu các tuyển tập Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN/TCXD hiện hành và tài liệu thực hành thí nghiệm tại phòng LAS-XD.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I: Các tính chất cơ bản cũa vật liệu Mã chương: M 10-01 Giới thiệu: Chương các tính chất cơ bản của vật liệu nhằm cung cấp cho sinh viên những hiểu biết về vật liệu xây dựng, để sau này có sự lựa chọn và bảo quản vật liệu đảm bảo an toàn, chất lượng và hiệu quả. Mục tiêu - Trình bày được các tính chất vật lý, cơ học cơ bản của vật liệu xây dựng; + và giải thích được các công thức biểu thị các tính chất vật lý, cơ học. cơ bản của vật liệu xây dựng. - Rèn luyện tính cẩn thận, tỷ mỹ khi phân tích số liệu.

Nội dung chính 1. Các tính chất vật lý chủ yếu Mục tiêu: hiểu được các tính chat vật lý chủ yếu của vật liệu xây dựng 1. Khối lượng riêng. Khối lượng riêng của vật liệu là khối lượng của một đơn vị thể tích vật liệu 6 trang thái hoàn toàn đặc (không có lỗ rỗng).

Khối lượng riêng được ký hiệu bằng p và tính theo công thức : perv kg/m3; kg/l; g/m? Trong đó : m: Khối lượng của vật liệu ở trạng thái khô, g, kg 'V : Thể tích hoàn toàn đặc của vật liệu, cmỶ, l, mỶ. Tuỳ theo từng loại vật liệu mà có những phương pháp xác định khác nhau. Đối với vật liệu hoàn toàn đặc như kính, thép v. p được xác định bằng cách cân và đo mẫu thí nghiệm, đối những vật liệu rỗng thì phải nghiền đến cỡ hạt < 0,2 mm và những loại vật liệu rời có cỡ hạt bé (cát, xỉ măng.) thì p được xác định bằng phương pháp bình tỉ trọng (hình 1.) Khối lượng riêng của vật liệu phụ thuộc vào thành phần và cấu trúc vi mô của nó, đối với vật liệu rắn thì nd không phụ thuộc vào thành phần pha.

Khối lượng riêng của vật liệu biến đổi trong một phạm vỉ hẹp, đặc biệt là những loại vật liệu cùng loại sẽ có khối lượng riêng tương tự nhau. Người ta có thể dùng khối lượng riêng để phân biệt những loại vật liệu khác nhau, phán đoán một số tính chất của nó. i Hinh 1-1: Binh ti trong 1. Khối lượng thể tích Khối lượng thể tích của vật liệu là khối lượng của một don vi thé tích vật liệu ở trạng thái tự nhiên (kể cả lỗ rỗng).

Nếu khối lượng của mẫu vật liệu là m và thể tích tự nhiên của mẫu là V, Pv “ © (g/em’;3, kg/m?;3, Tim? 3 0 Bang 1.1 tây Ps Por 1 Hộ sốdin Tv, (em) | wem' | 9 |acwwen Bé tong - Nang 26 24 10 100 - Nhẹ 26 1,0 615 0,30 - Tổ ong 26 05 81 0,17 Gach : ~ Thường 2,65 18 32 0,69 - Rỗng một 2,65 13 51 047 ~ Granit 2,67 14 240 - Túp núi lửa 27 14 52 0,43 Thuy tinh: - Kính cửa số 2,65 2,65 00 0,50 - Thuỷ tinh bot 2,65 0,30 88 0,10 Chất dẻo ~ Chất dẻo cốt thuỷ tỉnh 20 20 00 0,43 -Mipo 12 0,015 98 0,026 12 Vật liệu gỗ : - Gỗ thông 153 05 67 015 - Tắm sợi gỗ 15 02 86 0,05 1. Các tính chất vật lý 1.Độ rỗng: r (số thập phân, %) là thể tích rỗng chứa trong một đơn vị thể tích tự nhiên của Nếu thể tích rỗng là V, và thể tích tự nhiên của vật liệu là V, thì : yesÀ5 v, Trong đó : V;= V-V VWr—V Vv r =i-—= Do dé v, v, 1. Độ đặc (đ) là mức độ chứa đây thể tích vật liệu bằng chất rắn =®: P Như vậy r + đ = 1 ( hay 100%), có nghĩa là vật liệu khô bao gồm bộ khung. cứng để chịu lực và lỗ rỗng không khí.

DG min hay độ lớn của vật liệu dạng hạt, dạng bột là đại lượng đánh giá kích thước hạt của nó Độ mịn quyết định khả năng tương tác của vật liệu với môi trường (hoạt động hóa học, phân tán trong môi trường), đồng thời ảnh hưởng nhiều đến độ rỗng giữa các hạt. Vì vậy tuỳ theo từng lo; su và mục đích sử dụng người ta tăng hay giảm độ mịn của chúng, Đ/ ật liệu rời khi xác định độ mịn thường phải quan tâm đến từng nhóm hạt, hình dạng và tính chất bề mặt hạt, độ nhám, khả năng hấp thụ và liên kết với vật liệu khác. Độ mịn thường được đánh giá bằng tỷ diện bê mặt (cm”/g) hoặc lượng lọt sảng, lượng sót sằng tiêu chuẩn (3). Dụng cụ sàng tiêu chuẩn có kích thước của lỗ phụ thuộc vào từng loại vật liệu.Độ fim W (%): là chỉ tiêu đánh giá lượng nước có thật ma trong vật liệu tại thời điểm thí nghiệm.

Nếu khối lượng của vật liệu lúc âm là m, và khối lượng của vật liệu sau khi sấy khô là m, thì: “< xIOOC%) w= x100(%) hay m „ Trong không khí vật liệu có thể hút hơi nước của môi trường vào trong các lỗ rỗng và ngưng tụ thành pha lỏng. Đây là một quá trình có tính chất thuận nghịch. Trong cùng một điều kiện môi trường nêu vật liệu cảng rỗng thì độ âm của nó càng cao. Đồng thời độ âm còn phụ thuộc vào bản chất của vật liệu, đặc 13 tính của lỗ rỗng và vào môi trường.

Ở môi trường không khí khi áp lực hơi nước tăng (độ ẩm tương đối của không khí tăng) thì độ âm của vật liệu tăng. Độ ẩm của vật liệu tăng làm xấu đi tính tính chất nhiệt kỹ thuật, giảm cường độ và độ bền, làm tăng thể tích của một số loại vật liệu. Vì vậy tính chất của vật liệu xây dựng phải được xác định trong điều kiện độ âm nhất định. Độ hút nước của vật liệu: Là khả năng hút và giữ nước của nó ở điều kiện thường và được xác định bằng cách ngâm mẫu vào trong nước có nhiệt độ 20 + 0,5°C.

Trong điều kiện đó nước chỉ có thể chui vào trong lỗ rỗng hở, do đó mà độ hút nước luôn luôn nhỏ hơn độ rỗng của vật liệu. Thí dụ độ rỗng của bê tông nhẹ có thể là 50 + 60%, nhưng độ hút nước của nó chỉ đến 20 + 30% thể tích. Độ hút nước được xác định theo khối lượng và theo thể tích. Độ hút nước theo khối lượng là tỷ sô giữa khối lượng nước mà vật liệu hút vào với khối lượng vật liệu khô.

Độ hút nước theo khối lượng ký hi là Hạ (%) và xác định theo công thức: Độ hút nước theo thể tích là tỷ số giữa thể tích nước mà vật liệu hút vào với thể tích tự nhiên của vật liệu. Độ hút nước theo thể tích được ký hiệu là Hy(%) và xác định theo công thức : Hy =Y,W. 71008) x100%) hay hay Hy m,—m, Xe * +100(%) Trong đó: mạ, Vụ: Khối lượng và thể tích nước mà vật liệu đã hút. pa: Khối lượng riêng của nước pạ= Ig/cm” mụ„ my: Khối lượng của vật liệu khi đã hút nước (ướt) và khi khô Vy: Thẻ tích tự nhiên của vật Mỗi quan hệ giữa Hy và Hạ như sau : „ -_ hay Hy =H„ Be (p: khối lượng thể tích tiêu chuẩn).

Để xác định độ hút nước của vật liệu, ta lẤy mẫu vật liệu đã sấy khô đem cân rồi ngâm vào nước. Tùy từng loại vật liệu mà thời gian ngâm nước khác nhau. Sau khi vật liệu hút no nước được vớt ra đem cân rồi xác định độ hút nước. theo khối lượng hoặc theo thé tích bằng các công thức trên.

Độ hút nước được tạo thành khi ngâm trực tiếp vật liệu vào nước, do đó với cùng một mẫu vật liệu đem thí nghiệm thì độ hút nước sẽ lớn hơn độ âm. Độ hút nước cũa vật liệu phụ thuộc vào độ rỗng, đặc tính của lỗ rổng và thành phần của vật liệu. 14 Ví dụ: Độ hút nước theo khối lượng của đá granit 0,02 + 0,7% của bê tông. nặng 2 + 4% của gạch đất sét 8 + 20%.

Khi độ hút nước tăng lên sẽ làm cho thể tích của một số vật liệu tăng và khả năng thu nhiệt tăng nhưng cường độ chịu lực và khả năng cách nhiệt giảm đi 1.Độ bão hòa nước: Là chỉ tiêu đánh giá khả năng hút nước lớn nhất của vật liệu trong điều kiện cưỡng bức bằng nhiệt độ hay áp suất. Độ bão hòa nước cũng được xác định theo khối lượng và theo thể tích, tương tự như độ hút nước trong điều kiện thường. Độ bão hòa nước theo khối lượng: mt on H'= 4 _100%) hay mo= m, Độ bão hòa nước theo thể tích : vpn bh _ My —™M He=—*_ x100(%) My’ =—*—— x100(%) W ¬ “Trong các công thức trên ; wxm,: Khối lượng và thể tích nước mà vật liệu hút vào khi bão hòa. svV: 10 m, : Khối lượng của mẫu vật liệu khi đã bão hòa nước và khi khô.im Vy: Thé tích tự nhiên của vật liệu.

Để xác định độ bão hỏa nước của vật liệu có thể thực hiện một trong 2 phương pháp sau: Phương pháp nhiệt độ: Luộc mẫu vật liệu đã được lẫy khô trong nước 4 giờ, để nguội rồi vớt mẫu ra cân và tính toán. Phương pháp chân không: Ngâm mẫu vật liệu đã được sấy khô trong một bình kín đựng nước, hạ áp lực trong bình xuống còn 20 mmHg cho đến khi không còn bọt khí thoát ra thì trả lại áp lực bình thường và giữ thêm 2 giờ nữa rồi vớt mẫu ra cân và tính toán. Độ bão hòa nước của vật liệu không những phụ thuộc vào thành phần của vật liệu và độ rỗng mà còn phụ thuộc vào tính chất của các lỗ rỗng, do đó độ bão hòa nước được đánh giá bằng hệ số bão hòa Cụ, thông qua độ bão hòa nước theo. thể tích và độ rỗng r: C„ = Cụ; thay đổi từ 0 đến 1.

Khi hệ số bão hòa lớn tức là trong vật liệu có nhiều lỗ rỗng hở. Khi vật liệu bị bão hòa nước sẽ làm cho thể tích vật liệu và khả năng dẫn nhiệt tăng, nhưng khả năng cách nhiệt và đặc biệt là cường độ chịu lực thì giảm đi. Do đó mức độ bên nước của vật liệu được đánh giá bằng hệ số mêm (K,,) thông qua cường độ của mẫu bão hòa nước R”" và cường độ của mẫu kh6 Ry: 15 'Những vật liệu có K,„> 0,75 là vật liệu chịu nước có thể dùng cho các công. trình thủy lợi.

Tính thắm nước: là tính chất để cho nước thấm qua tir: phía có áp lực cao. sang phía có áp lực thấp. Tính thắm nước được đặc trưng bằng hệ số thắm Kạ, (nh): V„a K, Sứ —P;)+ Kụ là thể tích nước thấm qua V„ (m`) một tắm vật liệu có chiều. day a=Im, diện tích § = Im’, sau thời gian t = 1 giờ, khi độ chênh lệch áp lực thuỷ tĩnh ở hai mặt là p; - pz= Im cột nước.