Tính chất biến dạng của vật liệu xây dựng

Tính chất biến dạng của vật liệu xây dựng là tính chất của nó có thể thay đổi hình dáng, kích thước dưới sự tác dụng của tải trọng bên ngoài.
Dựa vào đặc tính của biến dạng người ta chia ra biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo. biến dạng đàn hồi là phần biến dạng hoàn toàn mất đi khi loại bỏ nguyên nhân gây biến dạng ( thường là tải trọng bên ngoài). Còn biến dạng dẻo hay biến dạng dư thì không mất đi khi loại bỏ nguyên nhân gây biến dạng.
Biến dạng đàn hồi thường xảy ra khi tải trọng tác dụng bé và ngắn hạn. tính đàn hồi được đặc trưng bằng mô đun đàn hồi E :
Điều kiện của  biến dạng đàn hồi : ngoại lực tác dụng lên vật liệu chưa vượt quá lực tương tác giữa các chất điểm của nó. Do có công của ngoai lực sẽ sinh ra nội năng và khi bỏ ngoại lực nội năng lại sinh công đưa vật liệu về vị trí ban đầu.
Khi lực tác dụng đủ lớn và lâu dài thì ngoài biến dạng đàn hồi còn xuất hiện biến dạng dẻo, nguyên nhân là lực tác dụng đã vượt quá lực tương tác giữa các chất điểm có chuyển dịch tương đối. do đó biến dạng vẫn còn tồn tại khi loại bỏ ngoại lực.
Cấu trúc của vật liệu và biến dạng của nó có quan hệ chặt chẽ với nhau. Khi lực tác dụng lên vật liệu làm cho kích thước của nó thay đổi một lượng l thì biến dạng tương đối của nó.
Biến dạng xảy ra làm cho khoảng cách giữa các phần tử biến đổi ở một vật rắn các phần tử đồng thời chịu tác dụng của lực hút và lực đẩy.
Lực hút của các ion trái dấu và lực đẩy của vỏ electron. Lực tổng hợp của F của chúng phụ thuộc vào khoảng cách giữa các nguyên tử (a).
Khi vật liệu chịu tác dụng của ngoại lực khoảng cách giữa các nguyên tử không đổi mặc dù nó luôn luôn dao động, và hợp lực f sẽ bằng không.
Khi lực tác dụng làm tăng khoảng cách giữa nguyên tử thì hợp lực sẽ là lực hút có xu hướng kéo gần các nguyên tử lại.ngược lại nếu ngoại lực làm giảm khoảng cách giữa các nguyên tử ( nén lò xo ) thì hợp lực là lực đẩy.
Dựa vao quan hệ giữa ứng suất và biến dạng người ta chia vật liệu ra làm ba loại : loại dẻo, loại giòn và loại đàn hồi.
Vật liệu dẻo là vật liệu trước khi phá hoại có hiện tượng biến hình dẻo rõ rệt ( thép ) còn vật liệu giòn trước khi phá hoại không có hiện tượng biến hình sẻo rõ rệt ( bê tông ).
Tính dẻo và tính giòn của vật liệu biến đổi tùy trọn thuộc vào nhiệt độ, lượng ngậm nước, tốc độ tăng lực…
Ví dụ : bitum khi tăng lực nén nhanh hay nén ở nhiệt độ thấp là vật liệu giòn; khi tăng lực từ từ hoặc nén ở nhietj độ cao là vật liệu dẻo, đất sét khi khô là vật liệu giòn. Khi ẩm là vật liệu dẻo.
Hiện tượng mà biến dạng tăng theo thời gian ngoại lực không đổi tác dụng lâu dài lên vật liệu rắn gọi là hiện tượng từ biến. nguyên nhân gây ra từ biến là do trong vật rắn có một bộ phận phi tinh thể có tính chất gần giống chất lỏng ; mặt khác bản thân mạng lưới tinh thể cũng như những khuyết tật.
Nếu giữ cho biến hình không đổi, dưới tác dụng của ngoại lực, ứng suất đàn hồi sẽ giảm dần theo thời gian, đó là hiện tượng trùng ứng suất. nguyên nhan trùng ứng suất của hiện tượng này là một bộ phận vật liệu có biến hình của đàn hồi dần dần chuyển sang biến hình dẻo, năng lượng đàn hồi chuyển thành nhiệt và mất đi.

Tác giả: nguyễn nghĩa

Nguồn tin: bê tông sông đà