Sự giãn nở nhiệt tuyến tính là một yếu tố quan trọng cần xem xét trong môi trường có yêu cầu nhiệt độ rộng. Vấn đề là do khác nhau [hệ số giãn nở nhiệt của vật liệu màn hình cảm ứng] hoặc cấu trúc bezel.
BILD1
Basic Kiến thức
Khi nhiệt độ của một chất thay đổi, năng lượng được lưu trữ trong các liên kết liên phân tử giữa các nguyên tử thay đổi. Khi năng lượng dự trữ tăng lên, chiều dài của các liên kết phân tử cũng vậy. Kết quả là, chất rắn thường nở ra để đáp ứng với sự gia nhiệt và hợp đồng làm mát; phản ứng chiều này đối với sự thay đổi nhiệt độ được biểu thị bằng hệ số giãn nở nhiệt [CTE] của nó.
Các hệ số giãn nở nhiệt khác nhau có thể được xác định cho một chất tùy thuộc vào việc sự giãn nở có được đo bằng:
- giãn nở nhiệt tuyến tính [LTE]
- giãn nở nhiệt khu vực [ATE]
- giãn nở nhiệt thể tích [VTE]
Những đặc điểm này có liên quan chặt chẽ. Hệ số giãn nở nhiệt thể tích có thể được xác định cho cả chất lỏng và chất rắn. Sự giãn nở nhiệt tuyến tính chỉ có thể được xác định cho chất rắn và phổ biến trong các ứng dụng kỹ thuật.
Một số chất nở ra khi được làm mát, chẳng hạn như nước đóng băng, vì vậy chúng có hệ số giãn nở nhiệt âm.
Với ρ là mật độ, T là nhiệt độ, V là thể tích, các đạo hàm được tính khi áp suất P không đổi. Như vậy β là tỷ lệ thay đổi của mật độ khi nhiệt độ tăng và áp suất không đổi.
*Hệ số giãn nở nhiệt tuyến tính:
Hệ số giãn nở nhiệt tuyến tính tỷ lệ thay đổi độ dài dọc theo một chiều của một thanh vật liệu rắn cho mỗi độ thay đổi của nhiệt độ:
CTE = [ΔL / L 0 ] / ΔT
Trong đó ΔL = chiều dài thay đổi mẫu vật, L 0 = chiều dài ban đầu đo được của mẫu vật, và ΔT = sự thay đổi nhiệt độ.
Vật liệu giãn nở hoặc co ngót khi có thay đổi nhiệt độ. Hầu hết vật liệu giãn nở khi nhiệt độ tăng và co lại khi nhiệt độ giảm. Khi ở trạng thái biến dạng tự do, bê tông sẽ giãn nở hoặc co lại theo sự thay đổi của nhiệt độ. Kích thước của kết cấu bê tông dù là một chiếc cầu, tuyến đường cao tốc hay 1 tòa nhà thì cũng không kháng lại được tác động của nhiệt động. Hiện tượng co giãn theo biến thiên nhiệt độ diễn ra bất kể kết cấu đó có tiết diện ngang như thế nào.
Bê tông giãn nở ít khi nhiệt độ tăng và co lại khi nhiệt độ giảm. Nhiệt độ thay đổi có thể do các điều kiện môi trường hoặc do quá trình thủy hóa xi măng [quá trình phản ứng hóa học tỏa nhiệt trong đó xi măng phản ứng với nước trong hỗn hợp bê tông để tạo ra chất kết dính calcium silicate hydrate và các hợp chất khác]. Hệ số giãn nhiệt trung bình của bê tông vào khoảng 10 phần triệu/ 1 oC [10×10-6/C]. Thực tế quan sát cũng cho thấy hệ số giãn nhiệt của bê tông trong khoảng 7 đến 12 phần triệu/1 oC. Điều này có nghĩa là với mỗi đoạn bê tông dài 30.5m, phần giãn nở thêm hoặc co lại là 1.7cm khi nhiệt độ tăng lên hoặc giảm xuống từ 38 oC. Co giãn bê tông có sự khác nhau chủ yếu do loại cốt liệu [sỏi, đá, đá granite vv], hàm lượng vật liệu kết dính, tỷ lệ nước và xi măng, dải nhiệt độ, độ ẩm tương đối trong môi trường. Trong các yếu tố này, loại cốt liệu có ảnh hưởng lớn nhất đến sự co giãn của bê tông. Vấn đề nghiêm trọng xảy ra với các kết cấu lớn khi hơi nóng không được thoát ra. Co nhiệt trên bề mặt bê tông mà không có sự thay đổi tương ứng về nhiệt độ bên trong sẽ dẫn đến sự chênh lệch nhiệt và dẫn đến nứt. Các thay đổi nhiệt độ gây co ngót sẽ làm nứt các cấu kiện bê tông bị ngàm giữ bởi cấu kiện bên cạnh, bởi nội lực hoặc bởi nền đất. Ví dụ, khi nhiệt độ thay đổi, bê tông có xu hướng co lại nhưng không thể vì nó bị ngàm vào phần đáy. Điều này làm cho bê tông bị kéo [sinh ra ứng xuất] và nứt.
Mối nối co giãn, khe co giãn là cách kiểm soát nứt hiệu quả nhất. Nếu không bố trí các mối nối co giãn với mật độ phù hợp để chịu được co giãn khi có thay đổi nhiệt độ, bê tông sẽ bị nứt cùng với sự thay đổi nhiệt độ ở phía bị ngàm giữ. Mối nối kiểm soát nứt được bố trí cho đường dạo, sàn, và tường nhằm bảo đảm nứt chỉ diễn ra ở các mối nối này thay vì xảy ra một cách ngẫu nhiên. Các khe co giãn được bố trí ở các vị trí theo thiết kế cho các bản sàn hoặc tường để chống nứt do co nhiệt. Một trong những phương pháp thi công khe co giãn hiệu quả nhất là cắt 1 rãnh liên tục trên mặt sàn bằng máy cắt bê tông. Mối nối co giãn sau khi được cắt theo chiều rộng và chiều sâu thiết kế phải được trám bằng keo trám mối nối phù hợp nhằm bảo đảm khả năng đàn hồi, co giãn, độ kín nước, khả năng kháng thời tiết.