Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu tham khảo về Giáo án vật liệu xây dựng.Khối lượng riêng là khối lượng của một đơn vị thể tích vật liệu ở trạng thái hoàn toàn đặc (không có lỗ rỗng)
Trang 1CHƯƠNG II: VẬT LIỆU ĐÁ THIÊN NHIÊN
I/ Khái niệm và phân loại:
1/ Khái niệm chung về đá thiên nhiên và vật liệu đá thiên nhiên:
a/ Đá thiên nhiên: là một khối khoáng chất bao gồm một hay nhiều loại khoáng vật khác nhau
Khoáng vật là một vật thể đồng nhất về thành phần hóa học, cấu trúc và tính chất vật lý Có những loại đá chỉ do một khoáng vật tạo nên (như đá thạch anh, đá thạch cao) → rất ít Đá do nhiều loại khoáng vật tạo nên thì rất nhiều như đá granite, đá basalt, đá porphyre
b/ Vật liệu đá thiên nhiên: là vật liệu qua quá trình khai thác và gia công từ các loại đá thiên nhiên mà có
- Khai thác: cát, sỏi, cuội… - Khai thác + gia công
Ưu điểm: vật liệu đá thiên nhiên:
- Có cường độ chịu nén khá cao
- Tương đối ổn định trong môi trường sử dụng - Dùng để chế tạo các chất kết dính
- Dùng trang trí các công trình - Nhiều địa phương có
Magma: là khối silicate nóng chảy nằm trong lòng quả đất, nhiệt độ nóng chảy khoảng 1000 ÷ 1300 oC (và khi phun ra ngoài → nguội lạnh → thành đá magma)
Đá trầm tích: do quá trình phong hóa thiên nhiên (sự thay đổi nhiệt độ, mưa, gió, bão, tốc độ nóng chảy,….)
Đá biến chất: là do sự biến dạng cục bộ của vỏ trái đất (to↑↓ , P↑↓ cục bộ)
SƠ ĐỒ PHÂN LOẠI ĐÁ THIÊN NHIÊN
(Theo điều kiện cấu tạo và nguồn gốc sinh thành)
Đá phún xuất
Đá Mác-ma xâm nhập Đá phún xuất chặt chẽ Đá phún xuất rời rạc
- Granites; - Syenites - Gabros - Bụi núi lửa - Porphyres; - Basalts -Tro và cát núi lửa - Diorites; - Trachyte - Andesites; - Diabases - Đá bọt; - Tuft núi lửa
Trang 2
Đá trầm tích
Trầm tích cơ học Trần tích hóa học Trần tích hữu cơ
Dạng rời rạc:
- Sét;- cát;- sỏi -Thạch cao; - Dolomite -Đá vôi; - Đá phấn;
- Cuộn kết; - dăm kết - Opan; - Apoki
Đá biến chất
Đá gneiss (gơ nai) Phiến thạch sét - Đá hoa - Đá thạch anh
(từ đá granites) (từ đất sét) (từ CaCO3 hoặc dolomite) (từ cát mịn SiO2)
II/ Các nhóm khoáng vật tạo đá:
Ở góc độ sản xuất vật liệu xây dựng, người ta chia các khoáng vật tạo đá thành 4 nhóm
chủ yếu sau: - Nhóm oxid
- Nhóm alumino silicate - Nhóm carbonate - Nhóm sulfate
- Cấu tạo dạng tinh thể (lăng trụ)
thành sản phNm, nhưng ở điều kiện to=150÷200oC và trong điều kiện hơi nước bão hòa thì nó có thể kết hợp được với vôi để tạo thành sản phNm silicate
Theo phương trình phản ứng: SiO2 + Ca(OH)2 to=176oC,p=8atm→
CaO.SiO2.H 2O
(silicat calci ngậm nước)
→ chế tạo gạch silicat, bê tông silicat (gồm vôi và cát) b) Opal (SiO2.nH2O) chứa 6-34% nước
- Màu trắng÷màu hồng (tuỳ hàm lượng tạp chất) - γa = 1,9÷2,5 g/cm3
Trang 3
+ Rn = 1200÷1700 Kgf/cm3 + Độ cứng Mohs = 6
sinh ra phản ứng tạo thành chất mới theo phương trình sau:
K2O Al2O3.6SiO2+CO2+2H2O → Al2O3.2SiO2.2H2O + K2CO3+4SiO2- Al2O3.2SiO2.2H2O : Kaolinit - đất sét cao lanh
- Kaolinit: rất tinh khiết; rất dẻo, rất mịn hạt, màu trắng đục → để chế tạo sản phNm gốm sứ
b) Mica:
- Muscovite: (K2O.Al2O3.3SiO2.H2O)
- Có độ cứng Mohs = 2÷3, có cấu tạo dạng lớp, γa=2,7÷3,1 g/cm3, rất giòn dễ bị nát vụn
- Ngoài 2 loại trên còn có: + Biotite, Veniculite
+ Pyroxène + Amphibol + Olivine
Ca(HCO3)2 → thì độ hòa tan tăng gấp 100 lần so với độ hòa tan CaCO3
Mặt khác, người ta có thể phân biệt loại đá CaCO3 với loại đá khác, thì: người ta có thể nhỏ lên bề mặt đá vài giọt HCl nồng độ 10% → nếu sủi bọt → CaCO3
b/ Đolomite: (CaCO3.MgCO3)
Có độ cứng Mohs > calcit (>3) Đây là khoáng vật có CO3 kép nên khi nung ở - to=700÷750oC thì phân giải MgCO3
Trang 4- to >900oC thì phân giải CaCO3
⇒chất lượng đolomite kém ⇒dùng chế tạo loại CKD Polomi
c/ Magnésite: (MgCO3) Có độ cứng Mohs = 3,5÷4
γa=2,96÷3,1 g/cm3
Đây là khoáng vật hiếm, là loại nguyên liệu để chế tạo các loại sản phNm chịu lửa cao
Nếu nung ở nhiệt độ 700÷750oC
Dùng chế tạo thạch cao xây dựng; bó bột trong y tế, dùng chế tạo xi măng b/ Anhydrite khan: (CaSO4)
- γo loại nhẹ < 1800 kg/m3 dùng làm tường, bao che
- γo loại nặng ≥ 1800 kg/m3 dùng làm tường chắn, móng, chịu lực lớn, dùng trong công trình thủy lợi
• Rn (Kgf/cm2)
- Vật liệu nhẹ: 4 Kgf/cm2, 7, 10, 15, 25, 35, 50, 75, 100, 125, 150, 200 (35, 50=>γo nhẹ, xây tường tốt)
- Vật liệu nặng: 100, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 800, 1000, lớn hơn
Trang 5- Khi bề mặt đá CaCO3 có vết lồi lõm nhỏ thì thực hiên MgSiF6+ 2CaCO3 → 2CaF2↓ +MgF2↓ + SiO2+ 2CO2↑
2CaF2↓ +MgF2↓ ⇒ không hòa tan trong nước và các hóa chất khác, dính, bám chặt trên bề mặt của đá, ngăn cản sự thấm nước, nâng cao cường độ đá
- Khi bề mặt của đá CaCO3 có vết lồi lõm lớn, hàm lượng CaCO3 thấp thì vẫn thực hiện Florure hóa theo trình tự sau:
+ Rửa bề mặt của đá bằng một dung dịch clorure calci, sau đó làm khô bề mặt đá bằng soda Na2CO3
CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3 + 2NaCl
+ Tiếp tục clorure hóa theo phương trình sau đây:
MgSiF6 + 2Ca(OH)2 → 2CaF2↓ + MgF2↓ + SiO2 + 2H2O
+ Quét hoặc phủ lên bề mặt của đá một lớp paraffine hoặc lớp goudron than đá (thành phần tiết ra trong quá trình chưng than đá)
+ Ngâm hoặc tNm (có áp) lên bề mặt của đá một lớp dầu gai nóng, có độ sâu 1cm, để ngăn ngừa sự xâm nhập H2CO3
+ Gia công và thiết kế các công trình có sử dụng đá:
• Bề mặt nhẵn, phẳng
trình nằm trên mực nước ngầm, nếu công trình nằm dưới mực nước ngầm, thì sử dụng đất sét để chống thấm (đất sét béo)