Bài giảng Vật liệu xây dựng - CKD và vật liệu Polymer-Composit

Tóm tắt Bài giảng Vật liệu xây dựng - CKD và vật liệu Polymer-Composit: ...ước Tính acid, ăn mòn Thời gian đóng rắn lâu => sp chế tạo sẵn Bụi, phế thải => sx nhà máy VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-16 Sản xuất thạch cao  Khai thác khoáng gýp từ mỏ, bằng nổ mìn, đào, xúc, ủi với mỏ lộ thiên  Gia công đập nghiền  Sàng phân loại theo đk < 4...g ở nhiệt độ cao đá vôi tự nhiên 7VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-25 Phân biệt 3 loại vôi  Vôi sống: dạng cục CaO  Vôi tôi: Ca(OH)2 + H2O  Hồ, sữa vôi tôi: Ca(OH)2 + nH2O VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-26 Sản xuất VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-27 Tính đóng ...33 Vật liệu polymer-composite VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-34 Khái niệm và thành phần  Vật liệu polymer hay vật liệu nhựa dẻo  Có đặc tính chung tính dẻo khi ở trạng thái gia nhiệt  Khoảng 30-40% dùng trong lĩnh vực xây dựng  Nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp, VD; cao su, da, ...

pdf12 trang | Chia sẻ: havih72 | Ngày: 27/08/2021 | Lượt xem: 25 | Lượt tải: 0download
Nội dung tài liệu Bài giảng Vật liệu xây dựng - CKD và vật liệu Polymer-Composit, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
1Vật Liệu Xây Dựng
(Construction Materials)
Bô ̣ môn Vật liệu Silicat
Khoa Công Nghệ Vật Liệu
Đại học Bách Khoa Tp. Hô ̀ Chı ́Minh
VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-2
Vật liệu kết dính trong xây dựng
VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-3
Khái niệm
 Là thành phần liên kết giữa các nguyên liệu khác 
tạo thành 1 sản phẩm chung, ứng dụng trong xây 
dựng.
 Chất kết dính vô cơ-khoáng
 Chất kết dính hữu cơ
VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-4
Chất kết dính
Vô cơ - khoáng Hữu cơ
Không khí Thủy lực Bitume nhựa Nhựa
- Sét
- Vôi
- Thạch cao
- Vôi thủy 
lực
- XM La mã
Xi măng
Portland Portland hỗn hợp Khác
- Nhựa phủ đương, vỉa 
hè,
- Nhựa chống thấm
- Nhựa thiên nhiên,
- Nhựa tổng hợp
Acrylic, vinylic, 
polyester, epoxy
- XM Cao nhôm
- XM pozzolan
- XM xi lò cao
- XM sulfat
- XM thường
- XM trắng
- XM bền sulfat
- XM tỏa nhiệt thấp
2VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-5
Tự 
nhiên
Không 
khí
Thủy 
lực
Hữu cơ
Sét
Nhựa cây
Thạch cao
Vôi
Tiền sử Cổ đại Trung đại Hiện đại
Vôi pozzolanic
XI-MĂNG PORTLAND
XM La mã
XM thường, XM đặc biệt
XM khác
XM cao nhôm
Nhựa tổng hợp
Nhựa đường
1800 1850 1900 1950
VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-6
Sét, VL kết dính tự nhiên
 Sét bao gồm các lớp alumino silicate liên kết với 
nước, đặc trưng khác nhau ở các loại sét.
 Đặc trưng bởi;
• Kích thước
• Trạng thái, tính dẻo 
• Ái lực giữ nước 
VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-7
Diện tích bề 
mặt riêng, 
m2/g
Trương nở 
thể tích
ít ít trung bình lớn
VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-8
Tính dẻo của sét
Lớp sét Nước liên kết
Nước ẩm
Hút nước, hồ đất sét
3VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-9
Tính đóng rắn 
 Công thức Laplace: lực mao quản khi xuất hiện mặt khum trong ống
∆p : chênh lệch áp suất 
γ : sức căng bề mặt 
R1, R2: bán kính cong mặt khum trong 2 mặt phẳng trực giao 
Lớp sét Nước liên kết
Nước ẩm
Mất nước, đóng rắn
VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-10
Bê-tông đất sét 
 Ưu điểm 
Không tốn nhiên liệu
Nơi hẻo lánh, tự xây dựng
Thi công thô sơ 
Tạo hình đa dạng
Chịu lửa, cách nhiệt bảo ôn 
Sử dụng kèm chất thải nông nghiệp
 Nhược điểm 
Chịu nước kém 
Bê-tông đất sét sét bùn cát nước
Kết dính
Chịu nước kém
Cần thành phần ổn định
VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-11
Biện pháp tăng tính chịu nước
 Cơ học; đầm lèn cố kết chặt → giúp giảm độ rỗng 
 Gia cường, dùng sợi rơm rạ, lá cây → giúp giảm 
hiện tượng nứt 
 Chống thấm, giảm tiếp xúc với ẩm ⇒ không cho 
nước xâm nhập mao quản. 
 Kết hợp dùng cùng các chất kết dính khác; nhựa, 
vôi, xi-măng... 
VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-12
Xây dựng bằng đất sét
4VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-13
Xây dựng bằng đất sét
VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-14
Xây dựng bằng đất sét
VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-15
Thạch cao xây dựng
 Là sp khi nung khoáng gypsum ở nhiệt độ thấp 
để dehydrat hóa một phần. 
 Ưu điểm
Kiểm soát được thời gian đóng rắn
Thi công theo từng lớp, dễ dàng 
điều chỉnh theo yêu cầu chịu lực, 
trang trí tiết kiệm nguyên liệu 
Ít bị co 
Cách âm, nhiệt tốt 
Chống cháy rất tốt
 Nhược điểm
Tránh tiếp xúc trực tiếp với nước
Tính acid, ăn mòn 
Thời gian đóng rắn lâu => sp chế 
tạo sẵn 
Bụi, phế thải => sx nhà máy 
VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-16
Sản xuất thạch cao
 Khai thác khoáng gýp từ mỏ, 
bằng nổ mìn, đào, xúc, ủi với mỏ lộ thiên 
 Gia công đập nghiền
 Sàng phân loại theo đk < 40 mm
 Lưu kho, đồng nhất hóa 
 Nung nhiệt độ 150°c. 
 Ủ trong silo trong vòng 3 ngày
5VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-17
Sản xuất thạch cao
 Trộn 100 kg thạch cao + 70 kg chất độn
 Hồ tinh bột, khoai mì
 Phụ gia điều chỉnh thời gian đóng rắn
 Phụ gia khác
VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-18
Tính đóng rắn
 CaSO4.1/2H2O hòa tan tốt  CaSO4.2H2O hòa tan 
kém hơn 5 lần 
 Cơ chế đóng rắn gồm bước hòa tan và bước kết tinh 
sản phẩm.
 8 phút  san phẳng và 15 phút  làm bằng mặt hồ
VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-19
Phụ gia điều chỉnh
 Làm chậm đóng rắn: Na2SO4, Na3PO4, đường 
glucô..., đồng thời giảm nước  cường độ cao 
 Tăng tốc quá trình đóng rắn: phèn nhôm 
Al2(SO4)3, K2SO4. 
VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-20
Cường độ
 Phụ thuộc lớn vào lượng nước hào trộn W/P 
 Dùng dư nước W/P ↑ có thể  cường độ thấp, 
tính chịu nước càng kém đi. 
 Rnén sau 28 ngày = 10MPa và Rkéo = 2MPa.
 Khi bị thấm ẩm Rnén=3MPa và Rkéo = 0,6MPa. 
6VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-21
Tính chất khác
 Khối lượng thể tích 600 - 3000 kg/m3 
 Diện tích bề mặt riêng 1500 - 8000 kg/m2
 Khi chịu nhiệt, xảy ra phản ứng phân hủy, chuyển 
trạng thái, pha 
• < 80C : ngậm 2 phân tử nước CaSO4.2H2O
• 130-180C: ngậm 0,5 phân tử nước α,β CaSO4.0,5H2O
• 600-700C: sản phẩm anhydrit I, II, III CaSO4
• 800-1100C: Phân hủy CaSO4  CaO + SO3
VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-22
Sử dụng trong xây dựng
 Khoảng ½ sử dụng trong phụ gia xi măng
 Còn lại ½
VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-23
Tấm thạch cao
 Cấu tạo sandwich kẹp giữa 2 lớp cạc-tông  chịu 
nước tốt hơn, độ phẳng cần thiết thi công
 Chống cháy: 
• Tấm dày 6cm
 ngăn cháy lan 
• Tấm dày 8-10cm,
vai trò chống cháy 
VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-24
Vôi 
 Là sản phẩm khi nung ở nhiệt độ cao đá vôi tự 
nhiên
7VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-25
Phân biệt 3 loại vôi
 Vôi sống: dạng cục CaO
 Vôi tôi: Ca(OH)2 + H2O 
 Hồ, sữa vôi tôi: Ca(OH)2 + nH2O 
VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-26
Sản xuất
VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-27
Tính đóng rắn
 Bao gồm một số cơ chế như sau: 
 từ quá trình mất nước
 từ quá trình kết tinh sản phẩm
 từ phản ứng carbonat hóa 
VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-28
Cường độ và ứng dụng
 Vữa vôi : gồm trộn 1 phần hồ vôi + 3-5 phần cát 
• Rnén sau 28 ngày: 0,5 - 1 N/mm2
• Rnén sau 1 năm: 5 - 7 N/mm2
 Lưu ý, còn phụ thuộc độ tinh khiết vôi
 Dùng trát, tô trang trí, xây,
 Xử lý nền sình: 2-4% vôi sống+đất sét  bay hơi 
nước, pứng pozzolanic về lâu dài  gia cường
 Viên xây bê-tông khí chưng áp AAC
8VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-29
vôi
nước
định lượng
nghiền mịn cát
cát
mịn
cát
thô
bãi
sàng
sơ bộ̣
phản ứng
đổ ̉ khuôn, tạo
hình ép
cắt, tạo viên autoclave
lưu kho viên silicate-calcium, chưng áp
Viên xây
silicate-
calcium, 
chưng áp
VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-30
Vôi thủy lực 
 Là sản phẩm nung kết hợp đá vôi với đất sét, tồn 
tại đồng thời ở một số mỏ khai thác đá vôi
ĐÁ VÔI
6-20% SÉT
900-1200C CaO + tp thủy lực 
(C2S, F, A, C, S)
Đóng rắn 
không khí
Đóng rắn thủy 
hóa như XM
VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-31
Cường độ và sử dụng
 Rnén sau 28 ngày đạt 2-5MPa tùy thuộc chất 
lượng vôi, hàm lượn sét tạo khoáng thủy lực.
 Vật liệu san nền, gia cường
 Vữa trét ngoài trời 
 Trộn sợi thực vật làm bê-tông sợi cách nhiệt 
 Dùng kết hợp xi măng ⇒ cường độ cao, thi công 
dễ, dẻo
VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-32
Xi măng La Mã 
 Xi măng có tính đóng rắn nhanh, sử dụng trước 
xi măng Portland
 Sản phẩm nung đá vôi mác-nơ tự nhiên có sét 
khoảng 50% ở 900-1000°C. Thành phần thu 
được có hàm lượng 3CaO.Al2O3 (C3A) cao cho 
phép tính đóng rắn nhanh. 
 Dùng 5% thạch cao phụ gia, cho cường độ cao. 
 Vôi sống cũng chiếm một phần nhỏ trong sản 
phẩm.
 Ứng dụng sửa chữa nhanh
9VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-33
Vật liệu polymer-composite
VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-34
Khái niệm và thành phần
 Vật liệu polymer hay vật liệu nhựa dẻo
 Có đặc tính chung tính dẻo khi ở trạng thái gia 
nhiệt
 Khoảng 30-40% dùng trong lĩnh vực xây dựng
 Nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp, VD; cao su, da, 
sợi
 Trạng thái sử dụng, dạng khối, sợi, lá, tấm, kết 
dính, nở phồng...
VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-35
Ưu nhược điểm
 Ưu điểm
 Khối lượng thể tích bé (tấm 
<1000; mút <100kg/m3)
 Khả năng biến tính rất đa dạng
 Tính trơ 
 Tạo hình dễ dàng
 Cách nhiệt rất tốt, cách điện
 Nhược điểm
 Bị lão hóa
 Lưu ý tiếp xúc nhiệt độ
 Mềm, đàn hồi kém
 Bắt cháy
 Nguyên liệu sản xuất 
hạn chế
Ứng dụng thành phần không chịu lực, để bao che, 
cách nhiệt âm, bảo vệ, hoàn thiện trang trí 
VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-36
Nguyên liệu và tổng hợp
 Chế phẩm từ dầu mỏ, hoặc có thể từ khí gaz, 
than đá...
 Craking và chưng cất chế tạo các monomer 
liên kết chúng thành polymer
 Sản phẩm PVC, PMMA từ trùng ngưng 1 loại 
monomer
 Sản phẩm polyester PET, polyamid (PA), 
polyurethan từ trùng ngưng nhiều loại monomer 
10
VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-37
Nhựa nhiệt dẻo PE
 Polyethylen (PE); dưới áp suất 1000-2000MPa ở 
nhiệt độ 150-300°C
 Monomer: CH2=CH2 
 Polymer: -CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-
VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-38
Nhựa nhiệt dẻo PTFE
 Poly tetra fluoro ethylen (PTFE Teflon)
 Monomer: CF2=CF2 
 Polymer: -CF2-CF2-CF2-CF2-CF2- 
 Bền, kết hợp
với sợi thủy tinh thành
hệ composite
VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-39
Nhựa nhiệt dẻo PVC
 Poly vinyle chlorure (PVC) 
 Polymer: -CH2-CHCl-CH2-CHCl-CH2-CHCl-
 Cứng, không cháy, bền môi trường, chịu tẩy rửa 
tốt
VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-40
PVC
11
VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-41
Nhựa nhiệt dẻo PP
 Polypropylen (PP) 
 CT: -CH2-CHCH3-CH2-CHCH3-CH2-CHCH3-
 Bền, không tan, dưới 100C cho cường độ tốt nên 
dùng làm sợi gia cường bê-tông 
VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-42
Nhựa nhiệt dẻo PS
 Polystyren (PS) 
 Công thức;
 Mềm, dễ tạo hình
 Có tính nở phồng  tấm cách nhiệt
VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-43
Nhựa nhiệt rắn PF, MF, UP, EP
 Nhựa phenol (PF)
 Nhựa melamin (MF) 
 Nhựa polyester (UP)
 Nhựa epoxid (EP)
 Đặc tính bền,
không cháy, chịu ăn mòn... 
VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-44
Nhựa dẻo
 Biến dạng lớn >100%
 Khe co dãn, lót đỡ dầm cầu
 Chống rung, chống thấm
12
VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-45
2 loại composite trên nền nhựa
 Composite dùng sợi gia cường 
 Composite cấu tạo xếp lớp
VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-46
Composite dùng sợi gia cường
 Ma trận nhựa nhiệt cứng epoxid, polyester 
 Ma trận nhựa nhiệt dẻo
 Sợi thủy tinh 
 Sợi PP, sợi carbon
 Phụ thuộc rất lớn vào đặc điểm sợi bao gồm độ 
bền, chiều dài, phương
VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-47
Composite cấu tạo xếp lớp
 Cấu tạo sandwich gồm 3 lớp trong đó 2 lớp da 
cứng chịu lực uốn chính, 1 lớp lõi có đặc tính 
nhẹ, chịu lực nén chính.
 Ứng dụng làm mái, sàn, tường, gia cường cầu.
VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite 5-48

File đính kèm:

  • pdfbai_giang_vat_lieu_xay_dung_ckd_va_vat_lieu_polymer_composit.pdf