Bài giảng Vật liệu xây dựng - Chương 5: Vật liệu kết dính trong xây dựng

Vꢂt liꢃu kꢎt dꢏnh trong xây dꢐng

Vật Liệu Xây Dựng

(Construction Materials)

Bôꢁmôn Vꢂt liꢃu Silicat

Khoa Công NghêꢁVꢂt Liꢃu

ꢄꢅi ꢆꢇc ꢈꢉch Khoa Tp. HôꢁꢋꢆꢌꢁMinh

VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite

5-2

Chꢑt kꢎt dꢏnh

Khái niꢃm

Vô cꢒ -ꢁꢓꢆꢔꢉng

Hꢕu cꢒ

ꢀ

Là thành phần liên kết giữa các nguyên liệu khác

tạo thành 1 sản phẩm chung, ứng dụng trong xây

dựng.

Bitume nhꢐa

Không khꢏ

ꢖꢆꢗy lꢐc

Nhꢐa

-ꢁꢘꢙt

-ꢁꢚꢛꢜ

-ꢁꢖꢆꢅch cao

-ꢁꢨꢆꢐa thiên nhiên,

-ꢁꢨꢆꢐa tꢭng hꢦp

Acrylic, vinylic,

-ꢁꢨꢆꢐa pꢆꢗꢁꢩưꢒng, vꢪa

ꢆꢫ,

-ꢁꢨꢆꢐa chꢬng thꢑm

polyester, epoxy

-ꢁꢚꢛꢜꢁꢝꢆꢗy

lꢐc

ꢀ

Chất kết dính vô cơ-khoáng

Chất kết dính hữu cơ

-ꢁꢞꢟꢁꢠꢡꢁꢢꢣ

Xi mꢤng

Portland

ꢧꢆꢉc

Portland hꢥn hꢦp

-ꢁꢞꢟꢁꢝꢆưꢴng

- XM Cao nhôm

-ꢁꢞꢟꢁꢮꢔꢯꢯꢔꢰꢡꢱ

-ꢁꢞꢟꢁꢝꢵꢶng

-ꢁꢞꢟꢁꢷꢸn sulfat

-ꢁꢞꢟꢁꢝꢹa nhiꢃt thꢑp

……

-ꢁꢞꢟꢁꢲꢜꢁꢰꢳꢁcao

- XM sulfat

……

VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite

5-3

5-4

1

Hiꢃn ꢩꢅi

Tiꢸn sꢺ

Trung ꢩꢅi

Cꢭꢁꢩꢅi

1800 1850

1900

1950

Sét

Tự

nhiên

Sét, VL kꢎt dính tꢐ nhiên

Nhựa cây

Thạch cao

Không

ꢀ

Sét bao gồm các lớp alumino silicate liên kết với

nước, đặc trưng khác nhau ở các loại sét.

khí

Vôi

Vôi pozzolanic

XM thường, XM đặc biệt

ꢀ

Đặc trưng bởi;

• Kích thước

XM La mã

Thủy

lực

• Trạng thái, tính dẻo

• Ái lực giữ nước

XI-MꢻNG PORTLAND

XM khác

XM cao nhôm

Nhựa tổng hợp

Nhựa đường

Hữu cơ

VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite

5-5

5-6

ꢖꢏnh dꢼo cꢗa sꢙt

Lớp sét

Nước liên kết

Nước ẩm

Diện tích bề

mặt riêng,

Hút nước, hồ đất sét

m2/g

Trương nở

thể tích

ít

trung bình

lớn

VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite

5-7

5-8

2

ꢖꢏnh ꢩꢽng rꢶn

Bê-tông ꢩꢑt sꢙt

sét

bùn

cát

nước

Bê-tông đất sét

Kết dính

Chịu nước kém

Lớp sét

Nước liên kết

Cꢾn tꢆꢿnh phꢾn ꢭn ꢩꣀnh

Nước ẩm

ꢀ

Ưu điểm

ꢀ

Nhược điểm

Mất nước, đóng rắn

Không tốn nhiên liệu

Chịu nước kém

Nơi hẻo lánh, tự xây dựng

Thi công thô sơ

ꢀ

Công thức Laplace: lực mao quản khi xuất hiện mặt khum trong ống

Tạo hình đa dạng

∆p : chênh lệch áp suất

Chịu lửa, cách nhiệt bảo ôn

Sử dụng kèm chất thải nông nghiệp

γ : sức căng bề mặt

R1, R2: bán kính cong mặt khum trong 2 mặt phẳng trực giao

VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite

5-9

5-10

Biꢃn pꢆꢉp tꢤng ꢝꢏnh chꣀu nưꣁc

Xây dꢐng bꣂng ꢩꢑt sꢙt

ꢀ

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

5-11

5-12

3

Xây dꢐng bꣂng ꢩꢑt sꢙt

VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite

5-13

5-14

ꢖꢆꢅch cao xây dꢐng

ꢘꣃn xuꢑt tꢆꢅch cao

ꢀ

Là sp khi nung khoáng gypsum ở nhiệt độ thấp

để dehydrat hóa một phần.

ꢀ

Khai thác khoáng gýp từ mỏ,

bằng nổ mìn, đào, xúc, ủi với mỏ lộ thiên

ꢀ

Ưu điểm

ꢀ

Nhược điểm

ꢀ

Gia công đập nghiền

Kiểm soát được thời gian đóng rắn

Tránh tiếp xúc trực tiếp với nước

Tính acid, ăn mòn

Sàng phân loại theo đk < 40 mm

Lưu kho, đồng nhất hóa

Nung nhiệt độ 150°c.

Thi công theo từng lớp, dễ dàng

điều chỉnh theo yêu cầu chịu lực,

trang trí tiết kiệm nguyên liệu

Thời gian đóng rắn lâu => sp chế

tạo sẵn

Ít bị co

Bụi, phế thải => sx nhà máy

Cách âm, nhiệt tốt

Chống cháy rất tốt

Ủ trong silo trong vòng 3 ngày

VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite

5-15

5-16

4

ꢘꣃn xuꢑt tꢆꢅch cao

ꢖꢏnh ꢩꢽng rꢶn

ꢀ

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

ꢀ

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

5-17

5-18

꣄ꢆꣅꢁgia ꢩiꢸu cꢆꢪnh

Cưꢴng ꢩ꣆

ꢀ

Phụ thuộc lớn vào lượng nước hào trộn W/P

ꢀ

Làm chậm đóng rắn: Na₂SO₄, Na₃PO₄, đường

glucô..., đồng thời giảm nước ꢁ cường độ cao

ꢀ

Dùng dư nước W/P ↑ có thể

tính chịu nước càng kém đi.

ꢁ cường độ thấp,

ꢀ

Tăng tốc quá trình đóng rắn: phèn nhôm

ꢀ

Rnén sau 28 ngày = 10MPa và Rkéo = 2MPa.

Khi bị thấm ẩm Rnén=3MPa và Rkéo = 0,6MPa.

Al₂(SO₄)₃, K₂SO₄.

VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite

5-19

5-20

5

ꢖꢏnh chꢑt kꢆꢉc

Sꢺꢁ꣇ꣅng trong xây dꢐng

ꢀ

Khoảng ½ sử dụng trong phụ gia xi măng

Còn lại ½

ꢀ

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 CaSO₄ꢁ CaO + SO3

VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite

5-21

5-22

Tꢑm tꢆꢅch cao

Vôi

ꢀ

Là sản phẩm khi nung ở nhiệt độ cao đá vôi tự

nhiên

ꢀ

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

5-23

5-24

6

Phân biꢃt 3ꢁꢰꢔꢅi vôi

ꢘꣃn xuꢑt

ꢀ

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

5-25

5-26

ꢖꢏnh ꢩꢽng rꢶn

Cưꢴng ꢩ꣆ꢁ꣈ꢿꢁ꣉ng dꣅng

ꢀ

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

ꢀ

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

ꢀ

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

VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite

5-27

5-28

7

bãi

cát

thô

vôi

cát

mịn

Viên xây

silicate-

calcium,

chưng ꢉp

Vôi thꢗy lꢐc

sàng

sơ bô

̣

định lượng

ꢀ

Là sản phẩm nung kết hợp đá vôi với đất sét, tồn

tại đồng thời ở một số mỏ khai thác đá vôi

nước

phản ứng

nghiền mịn cát

CaO + tp thủy lực

ĐÁ VÔI

900-1200C

autoclave

(C2S, F, A, C, S)

cắt, tạo viên

6-20% SÉT

đổ khuôn, tạo

̉

hình ép

lưu kho viên silicate-calcium, chưng áp

Đóng rắn

không khí

Đóng rắn thủy

hóa như XM

VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite

5-29

5-30

Cưꢴng ꢩ꣆ꢁ꣈ꢿꢁsꢺꢁ꣇ꣅng

Xi mꢤng La ꢟꢣꢁ

ꢀ

Xi măng có tính đóng rắn nhanh, sử dụng trước

xi măng Portland

ꢀ

Rnén sau 28 ngày đạt 2-5MPa tùy thuộc chất

lượng vôi, hàm lượn sét tạo khoáng thủy lực.

ꢀ

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.

ꢀ

Vật liệu san nền, gia cường

Vữa trét ngoài trời

Trộn sợi thực vật làm bê-tông sợi cách nhiệt

ꢀ

Dùng 5% thạch cao phụ gia, cho cường độ cao.

Dùng kết hợp xi măng ⇒ cường độ cao, thi công

dễ, dẻo

Vôi sống cũng chiếm một phần nhỏ trong sản

phẩm.

ꢀ

Ứng dụng sửa chữa nhanh

VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite

5-31

5-32

8

ꢧꢆꢉi niꢃm vꢿꢁꢝꢆꢿnh phꢾn

Vꢂt liꢃu polymer-composite

ꢀ

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

5-33

5-34

꣊u nhưꢦc ꢩi꣋m

Nguyên liꢃu vꢿꢁtꢭng hꢦp

ꢀ

Nhưꢦc ꢩi꣋m

Bị lão hóa

ꢀ

꣊u ꢩi꣋m

ꢀ

Chế phẩm từ dầu mỏ, hoặc có thể từ khí gaz,

than đá...

ꢀ

Khối lượng thể tích bé (tấm

<1000; mút <100kg/m³)

Lưu ý tiếp xúc nhiệt độ

Mềm, đàn hồi kém

Bắt cháy

Craking và chưng cất chế tạo các monomer ꢁ

liên kết chúng thành polymer

ꢀ

Khả năng biến tính rất đa dạng

Tính trơ

Nguyên liệu sản xuất

hạn chế

Tạo hình dễ dàng

Sản phẩm PVC, PMMA từ trùng ngưng 1 loại

Cách nhiệt rất tốt, cách điện

monomer

Sản phẩm polyester PET, polyamid (PA),

Ứng dụng thành phần không chịu lực, để bao che,

cách nhiệt âm, bảo vệ, hoàn thiện trang trí

polyurethan từ trùng ngưng nhiều loại monomer

VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite

5-35

5-36

9

Nhꢐa nhiꢃt dꢼo PE

Nhꢐa nhiꢃt dꢼo PTFE

ꢀ

Polyethylen (PE); dưới áp suất 1000-2000MPa ở

nhiệt độ 150-300°C

ꢀ

Poly tetra fluoro ethylen (PTFE Teflon)

Monomer: CF2=CF2

ꢀ

Monomer: CH2=CH2

Polymer: -CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-

Bền, kết hợp

Polymer: -CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-

với sợi thủy tinh thành

hệ composite

VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite

5-37

5-38

Nhꢐa nhiꢃt dꢼo PVC

ꢀ

Poly vinyle chlorure (PVC)

Polymer: -CH2-CHCl-CH2-CHCl-CH2-CHCl-

Cứng, không cháy, bền môi trường, chịu tẩy rửa

tốt

PVC

VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite

5-39

5-40

10

Nhꢐa nhiꢃt dꢼo PP

Nhꢐa nhiꢃt dꢼo PS

ꢀ

Polypropylen (PP)

ꢀ

Polystyren (PS)

CT: -CH2-CHCH3-CH2-CHCH3-CH2-CHCH3-

Công thức;

Bền, không tan, dưới 100C cho cường độ tốt nên

dùng làm sợi gia cường bê-tông

ꢀ

Mềm, dễ tạo hình

Có tính nở phồng ꢁ tấm cách nhiệt

VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite

5-41

5-42

Nhꢐa dꢼo

Nhꢐa nhiꢃt rꢶn PF, MF, UP, EP

ꢀ

Biến dạng lớn >100%

ꢀ

Nhựa phenol (PF)

Nhựa melamin (MF)

Nhựa polyester (UP)

Nhựa epoxid (EP)

Đặc tính bền,

Khe co dãn, lót đỡ dầm cầu

Chống rung, chống thấm

không cháy, chịu ăn mòn...

VLXD-CKD & Vật liệu Polymer-Composite

5-43

5-44

11

2 lꢔꢅi composite trên nꢸn nhꢐa

Composite d꣌ng sꢦi gia cưꢴng

ꢀ

Ma trận nhựa nhiệt cứng epoxid, polyester

ꢀ

Composite dùng sợi gia cường

Composite cấu tạo xếp lớp

ꢀ

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

5-45

5-46

Composite cꢑu tꢅo xꢎp lꣁp

ꢀ

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

5-47

5-48

12

Bài giảng Vật liệu xây dựng - Chương 5: Vật liệu kết dính trong xây dựng - Nguyễn Khánh Sơn