28 CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU ðÁ THIÊN NHIÊN 1. KHÁI NIỆM: Vật liệu ñá thiên nhiên là vật liệu xây dựng ñược sản xuất từ ñá thiên nhiên, có hoặc không gia công cơ học (nổ mìn, ñập, nghiền, cưa, ñực, chạm, ñánh bóng…). Do chỉ sử dụng các hình thức gia công cơ học nên vật liệu ñá thiên nhiên hầu như vẫn giữ nguyên các tính chất cơ lý của ñá gốc. Bởi vậy muốn nghiên cứu vật liệu ñá thiên nhiên cần phải tìm hiểu về ñá và trước hết là về khoáng vật - cơ sở kiến tạo nên ñá thiên nhiên. Khoáng vật là những chất hoá học ñược tạo thành do kết quả của những quá trình hoá lý tự nhiên khác nhau xảy ra trong vỏ quả ñất. Mỗi loại khoáng vật ñược ñặc trưng bởi sự ñồng nhất về thành phần hoá học, cấu trúc và tính chất vật lý; Thí dụ: khoáng vật thạch anh có thành phần hoá học là SiO 2 , cấu trúc tinh thể hình khối lăng trụ hai ñầu có tháp nhọn và có các tính chất vật lý như: khối lượng riêng 2,658 g/cm 3 , trong suốt, ánh thủy tinh, ñộ cứng 7, … ðá thiên nhiên là một tổ hợp có quy luật của một hay nhiều loại khoáng vật. Những loại ñá chỉ do một loại khoáng vật tạo thành ñược gọi là ñá ñơn khoáng (như ñá vôi, ñá thach cao …), còn những loại ñá tạo thành từ hai loại khoáng vật trở lên ñược gọi là ña ña khoáng (ñá granít gồm có khoáng vật thạch anh, fenspat, mica và một số khoáng vật có màu sẫm khác). ðá thiên nhiên tạo thành do những quá trình ñịa chất khác nhau xảy ra trong nhiều triệu năm. Theo ñiều kiện tạo thành, ñá thiên nhiên ñược chia ra làm 3 nhóm: ñá magma, ñá trầm tích và ñá biến chất. 29 2. ðÁ THIÊN NHIÊN 2.1. ðá magma: 2.1.1. ðặc ñiểm và phân loại ñá magma ðá magma tạo thành do khối silicát nóng chảy (gọi là khối magma) từ lòng trái ñất xâm nhập vào lớp vỏ quả ñất hoặc phá vỡ lớp vỏ này phun lên bề mặt quả ñất rồi nguội ñi tạo thành. Theo vị trí hình thành ở vỏ quả ñất, ñá magma ñược chia ra 2 loại: ñá magma xâm nhập (hay ñá magma dưới sâu) và ñá magma phún suất. ðá magma xâm nhập nằm sâu hơn trong vỏ trái ñất. Các lớp ñất ñá ở phía trên gây nên áp lực lớn hơn và làm chậm quá trình nguội lạnh của khối magma trong khi kết tinh hành ñá. Bởi vậy ñá magma xâm nhập có cấu trúc tinh thể lớn, ñộ ñặc chắc cao, khả năng chịu lực lớn và ít hút nước. ðá magma phún xuất ñược tạo thành từ khối magma phun lên trên mặt ñất. Do trong quá trình hình thành ñá phải chịu áp suất thấp và tốc ñộ nguội lạnh nhanh nên chỉ một bộ phận khoáng vật kết tinh với kích thước tinh thể bé, không hoàn chỉnh, còn phần lớn chưa kịp kết tinh mà tồn tại ở dạng vô ñịnh hình. Bên cạnh ñó hiện tượng các chất khí và hơi nước không kịp thoát ra, ñể lại trong ñá nhiều lỗ rỗng. Bởi vậy ñá magma phún xuất thường có cường ñộ thấp và ñộ rỗng lớn. Theo hàm lượng oxýt silic trong ñá, ñá magma còn ñược chia ra: - ñá magma axit (SiO 2 > 65%) - ñá magma trung tính (SiO 2 : 65 - 55%) - ñá magma bazơ (SiO 2 : 55 - 45%) - ñá magma siêu bazơ (SiO 2 < 45%). 2.1.2. Các khoáng vật tạo ñá macma chủ yếu: Thạch anh là SiO 2 ở dạng kết tinh, tinh thể hình lục lăng hai ñầu hình tháp nhọn, ít khi trong suốt mà thường có màu trắng sữa, khối lượng riêng 2,65g/cm 3 , ñộ cứng 7, cường ñộ chịu nén rất cao (khoảng 2000 MPa), chống mài mòn tốt và ổn ñịnh với axit (trừ axit flohydric và axit photphoric). Ở nhiệt ñộ thường, thạch anh không tác dụng với Ca(OH) 2 , nhưng trong môi trường hơi nước quá nhiệt (áp suất 8-13atm và nhiệt ñộ 175 - 200 o C) phản ứng sẽ xẩy ra tạo thành sản phẩm hydrosilicat canxi. Ở nhiệt ñộ 573 0 C, thạch anh có sự biến ñổi thù hình và nở thể tích 1,5%. Tới nhiệt ñộ 1710 0 C, thạch anh bị chảy lỏng và khi nguội ñi chở thành thủy tinh – một dạng thạch anh có cấu trúc thủy tinh. 30 Phenspat là khoáng vật khá phổ biến, có mặt trong nhiều loại ñá, ó Phenspat có thành phần hoá học là các alumo silicat của kali hai loại:thẳng góc - octocla(K 2 O.Al 2 O 3 .6SiO 2 - fenspat kali), xiên góc - plagiocla(Na 2 O.Al 2 O 3 .6SiO 2 - fenspat natri) và CaO.Al 2 O 3 .6SiO 2 - fenspat canxi. Fenspat có màu biến ñổi từ trắng, trắng xám, vàng ñến hồng ñỏ, khối lượng riêng 2,55 – 2,76 g/cm 3 , ñộ cứng 6 cường ñộ chịu nén giới hạn 120-170 MPa, nhiệt ñộ nấu chảy 1170-1550 0 C. fenspat kém ổn ñịnh với nước, ñặc biệt là nước có chứa C0 2 . Sau khi bị phong hoá, fenspat tạo thành khoáng vật kaolinit Al 2 0 3 .2Si0 2 .2H 2 O, thành phần chủ yếu của ñất sét: K 2 O.Al 2 O 3 .6SiO 2 + CO 2 + H 2 O = K 2 CO 3 +4 SiO 2 + Al 2 O 3 .2SiO 2 .2H 2 O Mica là những alumôsilicat ngậm nước rất phức tạp phổ biến nhất là hai loại : biôtit và muscovit. Biôtit có công thức K(Mg,Fe) 3 .(Si 3 AlO 10 ).(OH,F) 2 . Do chứa oxit manhê và oxit sắt nên biotit có màu nâu và ñen bởi vậy có tên gọi là mica ñen: Muscovit có công thức K 2 O.Al 2 O 3 .6SiO 2 .2H 2 O. Do không chứa hai loại oxit trên nên muscovit trong suốt và vì vậy có tên giọ là mica trắng. Mica có ñộ cứng 2 - 3, khối lượng riêng 2,76 -3,2 g/cm 3 , cấu trúc dạng vẩy nên dễ tách thành lớp. Chứa mica trong thành phần sẽ làm cho ñá khó gia công mài nhẵn và tính chất cơ học bị giảm. Các khoáng vật mầu sẫm chủ yếu gồm có amfibôn, pirôxen, olivin… Các khoáng vật này có màu sẫm (từ màu lục ñến màu ñen) cường ñộ cao, dai , khó gia công. 2.1.3 - Các loại ñá magma thường dùng trong xây dựng: ðá magma xâm nhập : Granit (còn gọi là ñá hoa cương) là loại ñá axit, có thành phần khoáng vật gồm có thạch anh(20 – 40%), fenspat (40-70%), mica(5-20%) và các khoáng vật màu sẫm như amfibon và piroxen. Granit có cấu trúc toàn tinh, tinh thể dạng hạt, rất ñặc chắc, màu sắc thay ñổi từ xám sáng màu hồng, khối lượng thể tích 2600 – 2700 kg/m 3 . Cường ñộ chịu nén của ñá granit rất lớn: 120 – 150 MPa và khả năng chịu gia công cơ học cũng rất tốt. Granit ñược sử dụng làm ñá hộc ñể xây, ñá dăm ñể lát ñường, làm cốt thép bê tông, cũng ñược gia công cẩn thận ñể làm phiến xây hay làm ñá ốp lát. Chú ý không dùng granit cho các công trình chịu nhiệt . Syênit là một loại ñá trung tính, thành phần khoáng vật gồm có fenspat, mica và khoáng chất mẫu sẫm, syênit có màu hồn và sẫm hơn màu của granit. 31 ñá có cấu trúc toàn tinh ñều ñặn, khối lượng thể tích 2400-2800 kg/m 3 và cường ñộ chịu nén 150 – 200 MPa. Syênit ñược sử dụng trong xây dựng khá rộng rãi với công dụng giống như ñá granit . Diorit là loại ñá trung tính có thành phần khoáng vật chủ yếulà plagioclaz trung tính(chiếm 3/4), hocblen, augit, biotit, amfiboniroxen và cả mica. ðá dirit có màu xam, xám lục xen lẫn các vết xẫm và trắng, khối lượng thể tích 2900-3300 kg/m 3 , cường ñộ chịu nén 200-350 MPa. Diorit rất dai , chống va chạm tốt, chống phong hoá cao, dễ mài nhẵn, ñánh bóng nên thường ñược dùng làm mặt ñường và ñể sản xuất tấm ốp. Gabro là lọai ñá bazơ gồm có khoáng vật fenspat và các khoáng vật mầu xẫm. Gabro thường có màu xẫm từ lục ñến ñen. ðá magma phún xuất : Poocfia là loại ñá axit, có cấu trúc tinh thể lớn trên nền vi tính (gọi là cấu trúc poocfia hay cấu trúc ban trạng). ðá poocfia ñược chia làm các loại: poocfia thạch anh (tương tự granit), poocfia thiếu thạch anh (tương tự syênit). Poocfia có tính chất gần giống các loại ñá dưới sâu song do cấu trúc không ñều và có hạt tinh thể lớn của fenspat nên khả năng chống phong hoá kém, cường ñộ chịu nén 130-180 MPa. Poocfia ñược dùng ñể gia công các cấu kiện, tấm ốp và sản xuất ñá dăm. Diabaz là một loại ñá bazơ, tương tự như ñá gabro về thành phần khoáng vật. Diabaz có mầu lục nhạt tới tro xám, cường ñộ nén từ 300-400MPa, rất dai và khó mài mòn. ðá ñược dùng chủ yếu ñể sản xuất vật liệu làm ñường. Bazan cũng là một loại ñá bazơ và thành phần khoáng tương tự như gabro. ðá có cấu trúc ẩn tinh hay poocfia, khối lượng thể tích 2900-3500 kg/m 3 , cường ñộ chịu nén biến ñộng nhiều tuỳ theo vết nứt và lỗ rỗng 100-500 MPa, rất cứng, giòn, chống phong hoá cao và rất khó gia công. ðá bazan là loại ñá sử dụng phổ biến nhất, thường dùng ñể làm ñường, làm cốt liệu bê tông. Anñêzit là loại ñá trung tính, có thành phần khoáng vật gần giống với diorit, chủ yếu là plagiolaz và các khoáng vật màu sẫm (angit). ðá có màu xám ñến xám sẫm, khối lượng thể tích 2200-2700 kg/m 3 , cuờng ñộ chịu nén 120- 240MPa, chịu ñược axit. ðá anñêait ñược dùng làm vật liệu chống axit (tấm ốp hay ñá dăm cho bê tông chống axit). Ngoài những loại ñá magma phún xuất ñặc chắc vừa trình bày còn có một số loại ñá rời rạc (tro núi lửa, cát núi lửa và sỏi ñá bột) hay ñá ở dạng keo kết từ các loại sản phẩm núi lửa rời rạc (tup núi lửa, tup dung nham và tơ rat). Tro núi lửa chính là phần dung nham núi lửa ñược phun lên rồi rơi xuống và nguội lạnh nhanh, tồn tại ở dạng bột. Bộ phận hạt có kích thước lớn (tới 32 5mm) ñược gọi cát núi lửa. Dung nham núi lửa ñược phun lên rồi nguội lạnh nhanh thành những hạt có kích thước 4-30mm ñược gọi là sỏi ñá bọt. Sỏi ñá bọt là loại ñá rất rỗng (ñộ rỗng tới 80%), khối lượng thể tích trung bình 500kg/m3, ñộ hút nước thấp và hệ số truyền nhiệt nhỏ (0,12-0,2cal/m. 0 C.h) vì lỗ rỗng lớn và kín, cường ñộ chịu nén 2-3 MPa. Sỏi ñá bọt và cát núi lửa thường ñược dùng làm cốt liệu cho bê tông nhẹ, còn tro núi lửa ñược dùng làm vật liệu cách nhiệt và làm bột mài. Tup núi lửa là loại ñá rỗng do tro núi lửa tự lèn chặt và dính kết lại. Loại tup núi lửa lèn chặt nhất gọi là tơrat. Những loại tup núi lửa, tơrat và sỏi ñá bọt ở trạng thái nghiền nhỏ cùng với tro núi lửa thường dùng làm phụ gia hoạt tính rắn trong nước cho các chất kết dính vô cơ như vôi xi măng. Tup dung nham là một loại ñá do tro và cát núi lửa lẫn trong dung nham nóng chảy rồi nguội lạnh mà tạo thành. Tup dung nham là một loại ñá rất rỗng, khối lượng thể tích 750-1400 kg/m 3 , cường ñộ chịu nén 6-10 MPa, hệ số truyền nhiệt 0,3 kcal/m. 0 C.h. Tup dung nham thường ñược xẻ thành bloc ñể xây tường hay nghiền làm ñá dăm dùng cho bê tông nhẹ. 2.2. ðá trầm tích: 2.2.1. ðặc ñiểm và phân loại ñá trầm tích ðá trầm tích ñược tạo thành trong ñiều kiện nhiệt ñộng học của vỏ trái ñất thay ñổi. Do sự tác ñộng của các yếu tố nhiệt ñộ, nước và các tác dụng hoá học mà nhiều loại ñất ñá bị phong hoá, vỡ vụn ra. Nhờ gió và nước cuốn ñi rồi lắng ñọng lại thành từng lớp, sau ñó dưới áp lực và trải qua các thời kỳ ñịa chất chúng ñược gắn kết lại băng các chất kết dính thiên nhiên tạo thành ñá trầm tích. Căn cứ vào nguồn gốc, ñá trầm tích còn ñược chia ra làm ba loại: ñá trầm tích cơ học, ñá trầm tích hoá học và ñá trầm tích hữu cơ. ðá trầm tích cơ học: là do các sản phẩm của quá trình phong hoá tích tụ hay lắng ñọng lại tạo nên, chúng có thể ở trạng thái hỗn hợp hạt rời rạc (cát, cuội, sỏi…) hay ñược gắn kết bằng các chất keo tự nhiên (sa thạch, cuội kết, dăm kết…) ðá trầm tích hoá học do các chất hoà tan trong nước lắng ñọng xuống và gắn kết lại mà tạo thành. Cũng bởi vậy ñá có ñặc ñiểm là thành phần khoáng vật tương ñối ñơn giản và ñồng ñều hơn ñá trầm tích cơ học. Những loại ñá trầm tích hoá học ñiển hình là ñá vôi, ñá ñôlômit, manhezit, ñá thạch cao … ðá trầm tích hữu cơ :là do phần xác vô cơ của ñộng thực vật lắng ñọng và liên kết với nhau bằng chất kết dính tự nhiên tạo thành, thí dụ: ñá vôi sò, ñá phấn, ñá ñiatômit, trepen… 33 Do ñiều kiện tạo thành, ñá trầm tích ñá trầm tích có ñặc ñiểm chung là có tính phân lớp rõ rệt, các lớp khác nhau chiều dày, màu sắc, thành phần, ñộ lớn hạt, ñộ cứng… Cường ñộ nén theo phương vưông góc với các lớp luôn luôn cao hơn cường ñộ nén theo phương song song với thớ. ðá trầm tích không ñặc chắc bằng ñá magma vì các chất keo thiên nhiên không chèn ñầy thể tích rỗng giữa các hạt và bản thân chất keo khi khô kết co lại. Một số loại ñá trầm tích khi hút nước có cường ñộ giảm ñi rõ rệt, thậm chí còn bị tan ra trong nước. Do ñá trầm tích khá phổ biến lại dễ gia công nên nó ñược sử dụng khá rộng rãi làm vật liệu xây dựng và làm nguyên liêu sản xuất. 2.2.2. Các khoáng vật tạo ñá trầm tích chủ yếu Nhóm ôxyt silic: Các khoáng vật phổ biến nhất của nhóm này là: opan, canxeñoan và thạch anh trầm tích. Opan (SiO 2 .2H 2 O) là khoáng vô ñịnh hình, chứa 2,14% nước (ñôi khi ñến 34%). Khi nung nóng một phần nước bị mất ñi. Opan thường không màu hay màu trắng sữa, nhưng khi lẫn tạp chất thì có thể có màu vàng, xanh hoặc ñen. Opan có khối lượng riêng 2,5 g/cm 3 , ñộ cứng 5 - 6, rất giòn. ðiểm ñáng chú ý là opan có thể tác dụng với vôi ở nhiệt ñộ bình thường ñể tạo thành sản phẩm hydrosilicat canxi rắn chắc trong nước; bởi vậy nó còn ñược coi là chất phụ gia hoạt tính rắn trong nước dùng với các chất kết dính vô cơ (như vôi, xi măng). Chanxeñoan (SiO 2 ) là họ hàng của thạch anh, cấu tạo ẩn tinh dạng sợi. Chanxeñoan có màu sắc từ trắng, xám, vàng sáng ñến tro, xanh; khối lượng riêng 2,6 g/cm 2 , ñộ cứng 6. Thạch anh trầm tích ñược lắng ñọng trực tiếp từ dung dịch hay do tái kết tinh từ opan và chanxeñoan. Ngoài ra trong ñá trầm tích cũng còn có cả khoáng vật thạch anh kết tinh (ñã ñược miêu tả trong mục 2.2.) khi khoáng vật này nằm trong cát thạch anh hay ñá sa thạch. Nhóm cacbonat: Các khoáng vật của nhóm cacbonat rất phổ biến trong các loại ñá trầm tích. Trong số này, quan trọng nhất là các khoáng vật canxit, ñôlômit và manhezit. Canxit (CaCO 3 ) là khoáng không màu song nếu lẫn tạp chất thì có thể có các màu khác nhau. Canxit có khối lượng riêng 2,7g/cm 3 , ñộ cứng 3 , cường ñộ 34 trung bình ; dễ tan trong nước nhất là nước có chứa CO 2 ; khi gặp axit clohyñric nồng ñộ 10% thì sủi bọt mạnh. ðôlômit (CaMg(CO 3 ) 2 ) là khoáng vật có màu hay màu trắng, khối lượng riêng 2,8 g/cm 3 , ñộ cứng 3 - 4, cường ñộ cao cường ñộ của khoáng vật canxit. Khi ở dạng bột và bị nung nóng cũng có hiện tượng sủi bọt trong dung dịch axit clohyñric nồng ñộ 10%. Manhezit (MgCO 3 ) là khoáng không màu hoặc màu trắng xám, vàng và nâu, khối lượng riêng 3,0g/cm 3 , ñộ cứng 3,5 - 4,5 và có cường ñộ khá cao, khi nung nóng manhezit cũng tan ñược trong axit clohydric. Nhóm khoáng chất sét : Các khoáng sét ñóng vai trò rất quan trọng trong ñá trầm tích, chúng là thành phần chính của ñất sét và là tạp chất trong nhiều loại ñá trầm tích khác. Thành phần hoá học của các khoáng vật sét ñều là các alumosilicat ngậm nước. Các khoáng vật sét phổ biến là kaolimit, montmorilônit và mica ngậm nước. Kaolinit-Al 2 O 3 .2SiO 2 .2H 2 O. là khoáng vật có màu trắng, ñôi khi có màu xám hay màu xanh; khối lượng riêng 2,6 g/cm 3 , ñộ cứng 1. Kaolinit ñược hình thành do kết quả phân huỷ fenspat, mica và một số loại silicat khác. Khoáng vật này là thành phần chủ yếu của ñất kaolanh và các loại ñất sét khác. Montmôrilonit là khoáng sét ñược tạo thành trong môi trường kiềm, tại các vùng biển hoặc trên các lớp ñất ñá bị phong hoá. Khoáng vật này là thành phần chính của ñất bentônit và cũng là chất keo tự nhiên gắn kết các hạt cát tạo thành ñá sa thạch. Mica ngậm nước là khoáng vật ñược tạo thành do sự phân huỷ mica và một số silicat khác. Các khoáng vật sét làm giảm ñộ bền nước của ñá vôi và ñá sa thạch. Nhóm sunfát : Khoáng vật phổ biến nhất của nhóm sunfat là khoáng vật thạch cao và khoáng vật anhyñrit. Thạch cao (CaSO 4 .2H 2 O) là khoáng màu trắng hay không màu, khi lẫn tạp chất thì có thể có các màu xanh, vàng hoặc ñỏ. Tinh thể của thạch cao có dạng bản và ñôi khi là dạng sợi. Thạch cao có khối lượng riêng 2,3 g/cm 3 , ñộ cứng 2 và dễ tan trong nước (ñộ hoà tan lớn hơn canxit 75 lần). Anhyñrit (CaSO 4 ) là khoáng vật kết tinh dạng tấm dày hoặc lăng trụ, màu trắng và ñôi khi có màu xanh da trời. Anhyñrit có khối lượng riêng 3g/cm 3 , ñộ cứng 3. Thường gặp anhyñrit trong các tầng ñá hoặc các mạch nhỏ cùng với 35 thạch cao và muối mỏ. Khi anhydrit tác dụng với nước ở áp suất thấp sẽ chuyển thành thạch cao và tăng thể tích 30%. 2.2.3. Các loại ñá trầm tích thường dùng trong xây dựng: ðá trầm tích cơ học Sa thạch là loại ñá ñặc do các hạt cát thạch anh gắn kết bằng các chất keo tự nhiên (ñất sét, oxyt silic, oxyt sắt, cacbônat canxi …). Tuỳ theo chất keo gắn kết mà sa thạch có tên gọi khác nhau(sa thạch sét, sa thạch silic…) Trong sa thạch silic ñược xem là tốt nhất vì có ñộ cứng cao, cường ñộ nén có thể ñạt tới 300MPa. Trong xây dựng thường dùng sa thạch silic ñể làm ñá dăm làm ñường và làm cốt liệu cho bê tông; cũng dùng ñể sản xuất ñá hộc và ñá lát. Cát sỏi là dạng hạt rời rạc có ñường kính hạt từ 0,14-5mm ñối với cát và từ 5-70mm ñối với sỏi. Cát sỏi là vật liệu quan trọng ñể làm cốt liệu cho bê tông và vữa. Cuội kết và dăm kết là những loại ñá ñặc và một loại bê tông tự nhiên có cấu tạo tương tự sa thạch. Khi các hạt ñược gắn kết là sỏi thì ñá ñược gọi là cuội kết còn khi các hạt ñược gắn kết là ñá dăm tự nhiên thì ñá ñược gọi là dăm kết. Tính chất cơ lý của ñá phụ thuộc vào tính chất của hạt cuội và hạt dăm cũng như tính chất của chất keo tự nhiên. Cuội kết và dăm kết ñược dùng ñể sản xuất ñá hộc và ñá dăm. ðất sét là trầm tích cơ học hạt mịn mà thành phần chủ yếu là các khoáng vật sét. ðất sét là nguyên liệu ñể sản xuất vật liệu gốm xây dựng (gạch, ngói…) và sản xuất xi măng. ðá trầm tích hoá học ðá vôi có thành phần khoáng vật chủ yếu là canxit CaCO 3 và có thể lẫn các tạp chất. ðá vôi tinh khiết có mầu trắng còn khi có tạp chất thì có thể có nhiều mầu khác nhau: tro xám, xanh nhạt, vàng, hồng xẫm và ñen. ðá vôi có khối lượng thể tích 1700 - 2600 kg/cm 3 , c ó ñộ cứng cấp 3 và có cường ñộ chịu nén giới hạn 60 - 180 MPa. ðá vôi ñược dùng ñể chế tạo ñá ốp trang trí, cốt liệu cho bê tông, ñá dăm làm ñường, ñá hộc ñể xây. ðá vôi còn là nguyên liệu không thể thiếu ñể sản xuất vôi và xi măng. ðá ñôlômít là loại ñá ñặc có thành phần khoáng vật chủ yếu là khoáng vật ñôlômít CaCO 3 MgCO 3 . ðá ñôlômít có tính chất giống ñá vôi nhưng chất lượng cao hơn. Sử dụng ñá ñôlômít cũng giống như việc sử dụng ñá vôi. Ngoài ra nó còn ñược dùng ñể sản xuất vật liệu chịu lửa và chất kết dính vô cơ. ðá manhêzit có thành phần khoáng vật chủ yếu là manhêzit MgCO 3 . ðá manhêzit cũng ñược dùng ñể sản xuất vật liệu chịu lửa và chất kết dính vô cơ có tính kiềm. 36 Thạch cao và anhydrit là hai loại ñá ñặc có cùng tên với loại khoáng vật tạo ra chúng. Cả hai loại ñá này ñều dùng ñể sản xuất ra chất kết dính vô cơ họ thạch cao như: thạch cao xây dựng, thạch cao cường ñộ cao và thạch cao cứng (hay xi măng anhydrit). Thạch cao còn là thành phần phụ gia quan trọng trong sản xuất xi măng poolăng. ðá trầm tích hữu cơ So với ñá trầm tích cơ học và ñá trầm tích hoá học, ñá trầm tích hữu cơ không phổ biến rộng rãi bằng, song nhờ những ñặc ñiểm riêng về thành phần và cấu trúc, từ ñó là các tính năng kỹ thuật ñặc biệt nên nó vẫn ñược tìm kiếm và khai thác sử dụng. Dưới ñây là một số loại ñá trầm tích hữu cơ thường gặp ðá vôi vỏ sò là một loại ñá rất rỗng do các mảnh vỏ trai, sò, hến gắn kết lại với nhau bằng chất keo tự nhiên cacbonat canxi. ðá có thành phần khoáng vật chủ yếu là canxít. Do ñộ rỗng của ñá rất lớn nên khối lượng thể tích của ñá rất nhỏ, từ 600-1500 kg/m 3 và cường ñộ chịu nén giới hạn chỉ có từ 1-10 MPa. ðá có khả năng cách nhiệt tốt và dễ gia công nên có thể ñược khai thác làm vật liệu xây tường (một số ñịa phương gọi là gạch sò), làm cốt liệu cho bê tông nhẹ và cũng có thể dùng ñể nung vôi. ðá phấn tạo thành từ các mảnh vụn rất bé của vỏ sò, hến gắn kết lại bằng chất keo tự nhiên cacbonat canxi nên có thành phần rất giống với ñá vôi vỏ sò song các tính chất cơ lý thấp hơn rất nhiều. ðá có màu trắng tương ñối thuần khiết nên ñược dùng ñể sản xuất bột màu vô cơ thiên nhiên dùng cho sản xuất vật liệu sơn. ðá phấn cũng có thể dùng ñể sản xuất chất kết dính vô cơ. ðiatômit và Trêpen là những loại ñá trầm tích có nguồn gốc hình thành từ xác vô cơ của các sinh vật biển mà thành phần khoáng vật chủ yếu là các oxyt silic vô ñịnh hình (như opan SiO 2 .2H 2 O). ðặc ñiểm của các loại ñá này là cấu tạo rời rạc, gắn kết yếu, khối lượng thể tích 400-1200 kg/m 3 và cường ñộ chịu nén rất thấp. Chúng ñược sử dụng làm vật liệu cách nhiệt và ñặc biệt là ñể làm phụ gia hoạt tính rắn trong nước cho chất dính vô cơ như vôi và xi măng. 2.3 - ðá biến chất : 2.3.1- ðặc ñiểm và phân loại ñá biến chất : ñá biến chất tạo thành từ ña magma, ñá trầm tích và cả ñá biến chất tre dưới tác dụng của nhiệt ñộ cao, áp suất lớn hay các chất hoá học thường do những vận ñộng của vỏ trái ñất gây nên. Dưới tác ñộng của các tác nhân gây biến chất, các thành phần của ñá ban ñầu có thể sắp xếp lại và tái kết tinh ở trạng thái rắn. theo ñiều kiện tạo thành, 37 ñá biến chất có thể ñược chia ra làm ñá biến chất khu vực và ña biến chất tiếp xúc. ðá biến chất khu vực ñược tạo thành do cả một khu vực rtộng lớn sụt xuống khi có những vận ñộng kiến tạo của vỏ trái ñất và phía bên trên lại ñược tích ñọng những lớp trầm tích dày. Lớp ñất dưới sâu chịu tác ñộng của nhiệt ñộ cao của mag ma trong lòng trái ñất và áp suất lớn của khối trầm tích phía trên sẽ bị biến chất và thương có cấu tạo dạng phiến. ðá biến chất tiếp xúc ñược tạo thành nhờ những khối magma nóng chảy xâm nhập lên vỏ trái ñất làm cho các lớp ñất ña tiếp xúc với nó bị biến chất ñi dưới tác dụng của nhiệt ñộ cao và áp suất lớn. Trong quá trình hình thành do phải chịu áp suất lớn và có sự tải kết tinh nên ñá biến chất thường rắn chắc hơn ñá trầm tích tạo ra nó. Ngược lại ở những ñá biến chất tạo thành từ ñá magma, do cấu tạo phiến nên tính chất cơ học của các loại ñá này kém hơn chất cơ học của ñá magma tạo ra nó. 2.3.2. Các khoáng vật tạo ñá biến chất Do ñá biến chất có nguồn gốc từ ñá magma và ñá trầm tích nên rất nhiều khoáng vật của ñá biến chất cũng có mặt trong hai loại ñá trên. Tuy nhiên trong ñá biến chất cũng có một số khoáng vật chỉ hình thành trong quá trình biến chất như disten, secpentin, clorit… song chúng không phải phổ biến. 2.3.3. Các loại ñá biến chất thường dùng trong xây dựng ðá gnai (tên khác là phiến ñá ma) là ñá biến chất khu vực do ñá granit tái kết tinh và biến chất trong ñiều kiện chịu áp suất cao. Mặc dầu thành phần khoáng vật của ñá gnai gần giống như ñá granit nhưng do có cấu tạo phân lớp nên ñá nên ñá gnai có tính chất khác ñá granit:cường ñộ theo các phương khác nhau sẽ khác nhau, dễ bị phong hoá và tách lớp. Việc sử dụng ñá gnai cũng giống như sử dụng ñá granit. ðá hoa là ñá biến chất tiếp xúc hay khu vực, do ñá vôi và ñá ñôlômit biến chất dưới tác dụng của nhiệt ñộ và áp suất lớn. ðá hoa rất ñặc chắc và có màu sắc cùng hoa văn phong phú. ðá có khối lượng thể tích 2600-2800 kh/m 3 , cường ñộ chịu nén từ 100-200 MPa (ñặc biệt có thể lên tới 300 MPa), dễ gia công cơ học. ðá hoa thường ñược làm tấm ốp trang trí, làm bậc thang, lát sàn và cũng làm cốt liệu cho ñá granito, không nên dùng ñá hoa ở những nơi thường xuyên chịu tác ñộng của mưa nắng. ðá quăczit là do sa thạch thạch anh tái kết tinh tạo thành. ðá màu trắng ñỏ hay tím, chịu phong hoá tốt, cường ñộ chịu nén có thể ñạt tới 400 MPa. Do ñộ cứng lớn nên khó gia công. ðá quắczit ñược dùng ñể gia công tấm ốp, xây [...]... CaO - SiO2 ñi u ki n thư ng ch có CaO ñóng vai trò k t dính, nhưng trong ñi u ki n autocla thì các khoáng m i có ch t lư ng cao ñư c hình thành Các ch t k t dính thư ng g p trong nhóm này là : ch t k t dính vôi - silic, vôi - tro, vôi - x , v.v Trong xây d ng các công trình giao thông, xi măng pooclăng là ch t k t dính ñư c s d ng r ng rãi nh t ñ xây d ng c u, ñư ng ôtô và các công trình giao thông. .. i ñây - Theo kh i lư ng th tích tr ng thái khô, v t li u ñá thiên nhiên ñư c chia ra: + ðá nh có kh i lư ng th tích nh hơn 1800 kg/cm3 dùng ch y u xây tư ng cách nhi t và làm c t li u cho bê tông nh + ðá n ng có kh i lư ng th tích b ng hay l n hơn 1800 kg/cm3 , ñư c dùng ñ xây móng, xây tư ng ch n, xây công trình th y l i làm ñư ng, làm c t li u cho bê tông n ng và cũng gia công ñ làm ñá p lát - Theo... t sét ñư c xác ñ nh b ng h s d o K theo công th c sau: K = P(d - b), daN.cm trong ñó : P - l c nén viên bi xu t hi n v t n t, kN d- ñư ng kính ban ñ u c a viên bi, cm b- chi u cao c a viên bi có v t n t, cm N u ñ t sét g y thì K< 25 kN.cm ð t sét d o trung bình K=2 5-3 6 kN.cm ð t sét d o cao K> 36 kN.cm ð t sét ñ làm g ch thư ng có K=3 0-3 5 kN.cm ð d o c a ñ t sét ñư c ñánh giá b ng lư ng nư c yêu c... hút nư c và ñ hao mòn g ch lá d a ñư c chia làm ba lo i: - Lo i I có ñ hút nư c Hp ≤ 1% và ñ hao mòn ≤ 0,1 g/cm2 - Lo i II có ñ hút nư c Hp ≤ 7% và ñ hao mòn ≤ 0,2 g/cm2 - Lo i III có ñ hút nư c Hp ≤ 10% và ñ hao mòn ≤ 0,4 g/cm2 G ch lá d a ñư c s d ng ñ lát v a hè ph , l i ñi l i trong công viên, sân bãi trong các công trình dân d ng và giao thông G ch lá nem G ch lá nem có d ng t m hình vuông mà kích... thô thư ng ñư c dùng ñ xây tư ng nhà dân d ng ðá kh i ñ o k ñư c s n xu t t ñá ñ c có cư ng ñ ch u nén không nh hơn 10 MPa và h s m m không bé hơn 0,75 Sau khi qua gia công, ñá kh i ñ o k ph i vuông thành s c c nh và b m t ph i b ng ph ng ðá kh i ñ o k ñư c dùng ñ xây tư ng ch u l c, vòm cu n và m t s b ph n khác c a công trình ki n trúc và giao thông mang tính k thu t cao Kh i xây không c n ph i có... v t li u c ñi n ñư c dùng trong xây d ng dân d ng và công nghi p, có ưu ñi m là s n xu t ñơn gi n, d s d ng, giá thành h 2.1 Nguyên li u và quá trình s n xu t Nguyên li u ñ s n xu t vôi là các lo i ñá giàu khoáng canxit (CaCO3): ñá ph n, ñá vôi, ñá vôi - ñôlômit, ñá ñôlômit, v i hàm lư ng sét không l n hơn 6% Vi t nam ch y u dùng ñá vôi canxit theo TCVN 2 2-3 1-8 9 Quá trình nung vôi s y ra theo ph n... d o cao khi Nyc> 28% và ñ co 1 0-1 5% ð t sét có ñ d o trung bình Nyc= 2 0- 28% và ñ co 7-1 0% ð t sét kém d o Nyc< 20% và ñ co 5-7 % Trong s n xu t, ñ d o c a ñ t sét nhi u khiph i ñư c ñi u ch nh cho phù h p v i công ngh t o hình b ng cách cho thêm ph gia d o hay ph gia g y tuỳ theo tính d o c a ñ t sét ð co khi s y và nung là m c ñ gi m kích thư c c a s n ph m sau quá trình s y và nung, ñư c tính b ng... i ñây là m t s nhóm v t li u g m xây d ng ñã ñư c phân lo i theo công d ng 4.1 V t li u xây d ng tư ng Nhóm v t li u xây d ng tư ng thư ng ñư c t o hình b ng phương pháp d o v i hai lo i s n ph m chính có tên g i là g ch ñ c nén d o và g ch r ng nén d o ðây chính là nhóm chi m t l s n ph m l n nh t trong các lo i v t li u g m xây d ng G ch ñ c nén d o Theo TCVN 145 1-1 986, g ch ñ c nén d o có d ng hình... ñá xây d ng ch y u? 3 ng d ng v t li u ñá thiên nhiên làm c u, ñư ng? CHƯƠNG 3 V T LI U G M XÂY D NG 1 KHÁI NI M CHUNG G m xây d ng là lo i v t li u ñá nhân t o ñư c s n xu t t nguyên li u chính là ñ t sét qua gia công t o hình và nung Trong quá trình nung ñ t sét có nh ng bi n ñ i lý hoá là quan tr ng nên s n ph m có thành ph n và tính ch t khác h n v i nguyên li u ban ñ u Hi n nay s n ph m g m xây. .. ng kính 0,005 - 0,14 mm và nhóm h t có ñư ng kính 0,14 – 0,5 mm Nhóm h t sét tăng cư ng tính d o c a ñ t sét, ngư c l i nhóm 43 h t b i và h t cát làm gi m yính này nhưng l i có tác d ng ch ng co cho s n ph m trong quá trình s y và nung D a vào hàm lư ng h t sét, ñ t sét ñư c chia ra các lo i: ñ t sét n ng có hàm lư ng h t sét l n hơn 60%, ñ t sét 3 0-6 0%, ñ t sét pha 1 0-2 0%, ñ t cát 5-1 0% và cát có . phân loại vật liệu ñá thiên nhiên theo mục ñích sử dụng như: vật liệu ñá xây tường, vật liệu ñá làm ñường, vật liệu ñá ốp trang trí, vật liệu ñá làm cốt liệu bê tông… 3.2. Các dạng vật liệu ñá. dụng, có thể chia vật liệu gốm xây dựng ra các loại: vật liệu xây dựng tường (các loại gạch ñặc, gạch rỗng, gạch xốp, tấm tường gạch rung…); vật liệu lợp (các loại ngói); vật liệu lát nền (các. mầu hay chất ñộn trong sản xuất vật liệu sơn hay vật liệu xây dựng trên cơ sở polime. 3.3. Bảo vệ vật liệu ñá thiên nhiên Trong quá trình sử dụng, vật liệu ñá nhân tạo thường bị các yếu