Xem mẫu
- CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU ĐÁ THIÊN NHIÊN
2.I. Khái niệm và phân loại
2.1.1. Khái niệm
Vật liệu đá thiên nhiên là những loại VLXD sử dụng trực
tiếp các loại đá thiên nhiên hoặc qua các khâu gia công cơ học
như cắt, xẻ, mài, đục, nghiền, đập...
2.1.1.1. Ưu nhược điểm của VL đá thiên nhiên
a/ Ưu điểm:
- Cường độ chịu nén cao.
- Tính bền cao trong các môi trường sử dụng, tuổi thọ đá thiên
nhiên có thể đạt tới hàng ngàn năm.
- Màu sắc đa dạng, vân hoa độc đáo, độ bóng bề mặt cao...
nhiều loại đá đẹp có giá trị thẩm mỹ cao thích hợp cho trang
trí nội và ngoại thất công trình.
- Khả năng chống thấm nước tốt, cách nhiệt, cách điện ...
thích hợp làm VL lợp và bao che.
- Tính chịu nước, chống va mòn...thích hợp cho các công trình
giao thông, thủy lợi.
- Trữ lượng phong phú, trải đều khắp nơi trên thế giới.
- Khai thác, chế biến không phức tạp và dễ thi công.
→ VL đá thiên nhiên được sử dụng rộng rãi trong các công
trình xây dựng
b/ Nhược điểm:
- Khối lượng thể tích lớn gây khó khăn cho việc vận chuyển và
thi công.
- Cứng và dòn nên khó gia công chế tác.
- Dễ bị phong hoá biến chất dưới tác dụng của môi trường
2.1.1.2. Khái niệm
- Đá thiên nhiên là tập hợp tự nhiên của một hay nhiều khoáng
vật, hình thành do sự vận động nội tại của vỏ trái đất cộng với
tác động của các yếu tố khí hậu trong khí quyển.
- Đá thiên nhiên gồm 1 khoáng vật như đá thạch anh, đá thạch
cao, ... gồm nhiều khoáng vật như đá granit, đá banzan...
18
- - Khoáng vật: là những vật thể đồng nhất về thành phần hoá
học, cấu trúc vi mô và sự bất biến của các đặc tính cơ, lý, hoá
học.
Ví dụ: Đá granít gồm nhiều khoáng vật như: Thạch anh,
Fellspath, Mica, khoáng chất đen
2.1.2. Phân loại
Theo nguồn gốc, điều kiện hình thành chia ra 3 loại chính:
• Đá mác ma
• Đá trầm tích
• Đá biến chất
19
- Trầm tích cơ học
Đá trầm tích Trầm tích hoá học
Trầm tích hữu cơ
Biến chất từ đá mác ma
Đá biến chất
Biến chất từ đá trầm tích
Phun ra ngoài
Đá phún xuất
Đá trên mặt
Đá mác ma
Đá xâm nhập
Đá dưới sâu
2.2. Công dụng của vật liệu đá thiên nhiên
- Vật liệu đá thiên nhiên không thể thiếu trong các công trình
xây dựng, giao thông như:
+ Đá hộc để xây móng, xây tường, kè sông biển.
+ Đá dăm để rải đường xe lửa, chọn làm cấp phối trong bê
tông.
+ Cát sỏi để sản xuất bê tông.
20
- + Đá tấm, đá phiến dùng để ốp, lát v.v...
- Vật liệu đá thiên nhiên là nguyên liệu chủ yếu để sản xuất
ra các vật liệu xây dựng quan trọng như: xi măng, vôi, gạch,
ngói, thuỷ tinh v.v...
- Ngoài ra, vật liệu đá thiên nhiên còn được ưu tiên tuyển
chọn cho các công trình đặc biệt có ý nghĩa trong đời sống xã
hội như: tượng đài tưởng niệm, lăng mộ, các công trình văn
hoá mang biểu tượng của thời đại và lịch sử v.v...
2.3. Thành phần, tính chất, công dụng của đá thiên nhiên
2.3.1. Đá trầm tích
2.3.1.1. Thành phần khoáng vật
a/ Nhóm ôxýt Silic:
- Opan (SiO 2 .nH 2 O): màu nhạt (trắng, hồng, vàng nhạt, xanh
nhạt); ρ = (2,3 ÷ 2,6) g/cm 3 , độ cứng (5 ÷ 6) Morh.
- Chanxêđôn (SiO 2 ): màu trắng xám, vàng sáng, tro, xanh...
b/ Nhóm cácbonát:
- Canxít (CaCO 3 )không màu (trong suốt), ρ = 2,7 g/cm 3 , độ
cứng 3 Morh, cường độ chịu nén trung bình 130 MPa, dễ bị ăn
mòn.
- Đôlômít (CaCO 3 MgCO 3 ): màu trắng hoặc xám, ρ = 2,8 g/cm 3
,độ cứng (3 ÷ 4) Morh, cường độ chịu nén trung bình 150 MPa,
hoà tan ít và bị ăn mòn chậm hơn canxit.
c/ Các nhóm khoáng sét:
- Caolinít (Al 2 O 3 .2SiO 2 .2H 2 O): màu trắng, ρ = 2,6 g/cm 3 ,độ
cứng 1 Morh, có khả năng hấp nước để tạo thành chất có tính
dẻo và có khả năng dính kết.
- Mônmôrilonít (4SiO 2 .Al 2 O 3 .nH 2 O): là khoáng chủ yếu của
đất sét.
d/ Nhóm sunphát:
- Thạch cao (CaSO 4 .2H 2 O): màu trắng hoặc có màu là màu
của tạp chất, ρ = 2,3g/cm 3 ,độ cứng 2 Morh, chịu lực kém, dễ
hút ẩm.
- Anhyđrít (CaSO 4 ): màu trắng hay xanh coban nhạt, độ cứng
(3 ÷ 4) Morh; ρ = (2,8 ÷ 3) g/cm 3 , rất háo nước.
2.3.1.2. Tính chất và công dụng của một số đá trầm tích
21
- - Cát, sỏi: là loại đá trầm tích cơ học, được dùng để sản xuất
vữa và bê tông...
Ở nước ta, chủ yếu lấy cát, sỏi từ các sông suối như Sông Lô,
Sông Hồng...
- Đất sét: là loại đá trầm tích có độ dẻo cao khi nhàô trộn với
nước, là nguyên liệu chính để sản xuất gạch, ngói, xi măng và
các loại gốm xây dựng.
Ở Việt Nam, đất sét rất phong phú ở đồng bằng Sông Hồng
và toàn bộ đồng bằng Nam Bộ. Đất sét chất lượng cao có ở
Bắc Ninh, Quảng Ninh, Đồng Nai, Sông Bé. Miền Trung đất
sét rất ít và chất lượng không cao.
- Thạch cao: dùng để sản xuất CKD bột thạch cao xây dựng
hoặc phụ gia điều chỉnh trong xi măng.
Ở Việt Nam, chưa phát hiện được mỏ thạch cao nào có giá trị.
Thạch cao dùng ở nước ta được nhập từ Trung Quốc và Lào.
- Đá vôi:
+ Loại rỗng: sản xuất vôi bột và cốt liệu nhẹ cho BT nhẹ ( ρ v
= 800 ÷ 1800) kg/m 3 .
+ Loại đặc (đá vôi canxit, đôlômít): sản xuất vôi, xi măng và
đá dăm cho BT.
Ở Việt Nam, có nhiều loại đá vôi canxit ở Lạng Sơn, Quảng
Ninh, Ninh Bình, Quảng Nam, Đá Nẵng và Tây Ninh. Đá
đôlômit có ở Vĩnh Phúc, Phú Thọ và Bắc Giang.
2.3.2. Đá macma
2.3.2.1. Thành phần khoáng vật
a/ Thạch anh (SiO 2 ): màu trắng dạng tinh thể, có nhiều trong
đá Granit; độ cứng 7 Morh;
ρ = 2,65 g/cm 3 ; cường độ chịu nén 1000 MPa; chống ăn mòn
tốt, ổn định với môi trường axit (trừ axit mạnh);
- Ở điều kiện thường, SiO 2 không tác dụng với vôi.
- Ở nhiệt độ t 0 = (175 ÷ 200) 0 C; p = 8 atm thì: SiO 2 + Ca(OH) 2 →
CaO.SiO 2 .2H 2 O (gạch Silicat)
- Ở t 0 = 575 0 C : SiO 2 nở thể tích 15%.
- Ở t 0 = 1710 0 C : SiO 2 sẽ bị chảy → Nấu thuỷ tinh.
b/ Phensphat:
- Phensphat thẳng góc: + K 2 O.Al 2 O 3 .6SiO 2 - Phensphat Kali
22
- + Na 2 O.Al 2 O 3 .6SiO 2 - Phensphat
Natri.
- Phensphat xiên góc: CaO.Al 2 O 3 .6SiO 2 - Phensphat Canxi.
- Có ρ = (2,55 ÷ 2,76) g/cm 3 ; màu trắng , xám, vàng; độ cứng
(6 ÷ 6,5) Morh; cường độ chịu nén (120 ÷ 170) MPa; kém ổn
định với nước.
c/ Mica: là những alumôsilicat ngậm nước:
- Mica có ρ = (2,72 ÷ 2,76) g/cm 3 ; độ cứng (2 ÷ 3) Morh.
- Mica trắng: trong suốt như thuỷ tinh, cách điện, cách nhiệt
tốt.
- Mica đen: kém ổn định hoá học hơn mica trắng.
2.3.2.2. Tính chất và công dụng của đá mác ma
a/ Đá Granit (đá hoa cương):
- Có màu phụ thuộc vào Fellsphat, thường có màu thẫm (xanh,
đen) nổi trên nền đỏ, vàng, xám nhạt...
- ρ v = 2600 kg/m 3 , ρ = 2,7 g/cm 3 , cường độ nén cao đến 300
MPa, độ hút nước < 1%, độ cứng (6 ÷ 7) Morh.
- Khả năng chống phong hóa cao, trang trí tốt nhưng chịu lửa
kém (
- - Bột màu xám, có hoạt tính.
- Công dụng: dùng làm nguyên liệu phụ gia cho xi măng và bê
tông.
e/ Đá bọt:
- Nhẹ, ρ v = 800 kg/m 3 .
- Công dụng: Làm cốt liệu cho BT nhẹ.
- Ở Việt Nam, đá bọt có nhiều ở các tỉnh trung du và miền núi
phía Bắc.
f/ Puzơlan:
- Nhẹ, cường độ thấp (5 ÷ 20) MPa; ρ v = 750 ÷ 1400 kg/m 3 ; ρ
=2,6 g/cm 3
- Công dụng: làm phụ gia nghiền mịn cho XM, BT .
- Việt Nam có Puzơlan ở Sơn Tây, Quảng Ninh, Vũng Tàu.
2.3.3. Đá biến chất
2.3.3.1. Thành phần khoáng vật
Chủ yếu là những khoáng vật nằm trong đá macma và đá
trầm tích.
2.3.3.2. Tính chất và công dụng
a/ Đá Gơnai (đá phiến ma): do đá Granit tạo nên:
- Thành phần gần giống Granit.
- Khác Granít là có cấu tạo phân lớp.
- Dùng để ốp lòng hồ, bờ kênh, lát vỉa hè.
b/ Đá hoa (đá cẩm thạch):
- Do đá vôi biến chất mà thành đá hoa có độ đặc, độ chịu lực
lớn, có nhiều màu.
- Dùng để làm đá ốp lát, sản xuất đá dăm dùng làm cốt liệu
cho BT, đá xay nhỏ để chế tạo vữa Granitô.
Ở nước ta, có mỏ đá hoa ở Sơn Tây (vùng Chùa Trầm) và
Ngũ Hành Sơn (Đà Nẵng).
c/ Đá sít (Diệp Thạch sét):
- Do đất sét biến chất thành ở áp lực cao.
- Có mầu xám sẫm chấm đen; có độ cứng trung bình nên dễ
cắt.
- Dùng làm ngói lợp hoặc để ốp lát.
Ở nước ta, diệp thạch sét có ở Vĩnh Phúc, Lai Châu, Lào Cai.
24
- 2.3.4. Đặc điểm của từng loại đá thiên nhiên
Vài loại
Loại Cấu
Họ đá Cấu tạo Đặc điểm chung đá điển
đá trúc
hình
- Thành phần khoáng
phức tạp, có chứa
khoáng dễ phong hóa.
- Cứng rắn, cường độ
Toàn - Granit
Dưới khối cao, chống mài mòn - Syenit
Kết tinh
đặc tốt, nặng.
sâu - Điôrit
chắc - Đặc, ít hút nước và - Gabrô
thấm nước.
- Màu sắc đồng đều, ít
hoa văn.
- Thành phần phức
tạp, khả năng chống
ăn mòn khá tốt.
Macma
Kết tinh - Cứng, dòn, cường độ - Bazan
Toàn
Gần cao, chịu mài mòn, kỵ
xen vô - Điabaz
khối nứt
mặt định nước. -
nẻ
- Độ đặc trung bình,
hình Anđesite
khó gia công, nặng.
- Màu đẹp, đôi khi có
hoa vân độc đáo.
- Xốp rỗng, nhẹ, mềm
và cường độ thấp. - Đá bọt
Vô định Rời rạc - Màu nâu, nâu đỏ,
Trên - Tro núi
mặt hoặc tuf nâu xám. lửa
hình
- Thường có hoạt tính. - Tuflave
- Dễ phong hóa.
Trầm Cơ Kết tinh Rời rạc - Thường trơ hoá học. - Cát,
học Thành phần khoáng cuội sỏi
tích
đơn giản. - Sa
- Tính chất phụ thuộc thạch
nhiều vào độ lớn và
25
- cấp phối hạt cũng như
hình dáng và tính chất
bề mặt hạt
- Thành phần đơn
giản, lẫn nhiều tạp - Đá vôi
chất. -Thạch
Toàn
khối - Thường dễ bị nước
Hóa cao
Kết tinh
học tác động, tan hoặc
phân -
lớp phân tán ra vì nước. Đôlômit
- Có một số tính chất
nhiệt quan trọng
- Đá vỏ
- Chia 2 dòng: vôi và
Rời rạc điatômit trêpel. sò
Hữu
hoặc - Trữ lượng hạn chế. - Trêpel
cơ
tuff -
Điatômit
- Tính chất cơ học tốt -
hơn đá tiền thân. Mácbrơ
- Tính chất cơ học gần -
Toàn
Tiếp Tái kết
khối nứt giống đá tiền thân. Quăczit
xúc tinh
nẻ - Màu đẹp, văn hoa -
mới lạ
Biến Gneisse
- Tính toàn khối kém
chất
- Đặc, dai; phân lớp dễ - Shiste
Thường
Cuội
tách -
Như đá phân
Khu
- Mềm, dễ cắt kết
vực mẹ lớp đứt
- Dăm
gãy
kết
2.4. Hiện tượng ăn mòn vật liệu đá và biện pháp đề
phòng
- Độ bền của đá phụ thuộc chủ yếu vào ba yếu tố:
Chất lượng vật liệu đá
Môi trường sử dụng
26
- Biện pháp bảo quản
- Sự phá hoại VL đá thiên nhiên có thể do nước, axít hay do
đá có chứa tạp chất có hại. Chúng có thể trực tiép hay gián
tiếp làm môi trường gay tác hại xấu đến chất lượng, tuổi thọ
cúa VL đá.
*/ Biện pháp bảo vệ
- Florua hoá bề mặt đá vôi nhằm tăng tính chống thấm
2CaCO3 + MgSiF6 = 2CaF2↓ + MgF2↓ + SiO2 + 2CO2↑
- Dùng hợp chất đặc biệt ngăn cách bề mặt VL với tác nhân
có hại: Sơn, paraphin, nhựa thông, dầu v.v…
- Sử dụng giải pháp cấu tạo, tạo độ dốc phù hợp, làm nhẵn
bề mặt không cho nước tụ đọng lại xung quanh công trình.
27
nguon tai.lieu . vn