Bài giảng Vật liệu xây dựng: Chương 2 - TS. Vũ Quốc Hoàng

Bài giảng Vật liệu xây dựng: Chương 2 Vật liệu đá thiên nhiên, cung cấp cho người học những kiến thức như: Khái niệm về đá thiên nhiên và vật liệu đá thiên nhiên; các nhóm khoáng vật tạo đá; một số tính chất và phân loại đá thiên nhiên. Mời các bạn cùng tham khảo!

CHƯƠNG II VẬT LIỆU ĐÁ THIÊN NHIÊN Khái niệm phân loại 1.1 Khái niệm chung đá thiên nhiên vật liệu đá thiên nhiên a/ Đá thiên nhiên:    Khoáng vật vật thể đồng thành phần hóa học, cấu trúc tính chất vật lý Có loại đá khoáng vật tạo nên (như đá thạch anh, đá thạch cao)  Đá nhiều loại khống vật tạo nên nhiều đá granite, đá bazan, đá porphyre GV VŨ QUỐC HOÀNG Khái niệm phân loại 1.1 Khái niệm chung đá thiên nhiên vật liệu đá thiên nhiên b/ Vật liệu đá thiên nhiên:   Khai thác: cát, sỏi, cuội…  Khai thác + gia công  Ưu điểm: vật liệu đá thiên nhiên:      GV VŨ QUỐC HOÀNG Khái niệm phân loại 1.1 Khái niệm chung đá thiên nhiên vật liệu đá thiên nhiên    Macma: khối silicate nóng chảy nằm lịng đất, nhiệt độ nước = 1000  1300oC (và phun  nguội lạnh  thành đá macma) Đá trầm tích: q trình phong hóa thiên nhiên (sự thay đổi nhiệt độ, mưa, gió, bão, tốc độ nóng chảy,….) Đá biến chất: biến dạng cục vỏ trái đất (to , P cục bộ) GV VŨ QUỐC HOÀNG SƠ ĐỒ PHÂN LOẠI ĐÁ THIÊN NHIÊN (Theo điều kiện cấu tạo nguồn gốc sinh thành) GV VŨ QUỐC HỒNG Chặt chẽ Rời rạc Q trình phong hóa thiên nhiên Rời rạc Liên kết Biến dạng vỏ đất GV VŨ QUỐC HỒNG Các nhóm khống vật tạo đá  Ở góc độ sản xuất vật liệu xây dựng, người ta chia khoáng vật tạo đá thành nhóm chủ yếu sau:     GV VŨ QUỐC HỒNG Các nhóm khống vật tạo đá 2.1 Nhóm oxit a) Thạch anh: (SiO2)  Màu trắng màu sữa không suốt  a = 2,65 g/cm3  Rn=2000 Kgf/cm3  Cấu tạo dạng tinh thể (lăng trụ) GV VŨ QUỐC HOÀNG Các nhóm khống vật tạo đá 2.1 Nhóm oxit a) Thạch anh: (SiO2)  Đặc điểm: điều kiện nhiệt độ thường 18-20oC, không kết hợp với vôi tạo thành sản phẩm, điều kiện to=150200oC điều kiện nước bão hịa kết hợp với vôi để tạo thành sản phẩm silicate  Theo phương trình phản ứng:  SiO2 + Ca(OH)2 CaO.SiO2.H 2O (silicat canxi ngậm nước)  chế tạo gạch silicat, bê tông silicat (gồm vôi cát) GV VŨ QUỐC HỒNG Các nhóm khống vật tạo đá 2.1 Nhóm oxit b) Opal (SiO2.nH2O) chứa 6-34% nước  Màu trắngmàu hồng (tuỳ hàm lượng tạp chất)  a = 1,92,5 g/cm3  Là chất hoạt tính  Đặc điểm: tác dụng với vơi điều kiện nhiệt độ thường để tạo thành sản phẩm  SiO2.nH2O + Ca(OH)2  CaOSiO2 (n+1)H2O (sử dụng làm phụ gia hoạt tính) GV VŨ QUỐC HỒNG Các nhóm khống vật tạo đá 2.2 Nhóm Alumosilicate a) Feldspath: (tràng thạch)  Feldspath Kali: K2O.Al2O3.6SiO2  Feldspath Natri: Na2O.Al2O3.6SiO2  Feldspath Calxi: CaO.Al2O3.2SiO2 + Có màu trắng, vàng, xám, hồng đến đỏ (tuỳ hàm lượng tạp chất) + a = 2,552,76 g/cm3 + Rn = 12001700 Kgf/cm3 + Cứng Mohs = GV VŨ QUỐC HỒNG Các nhóm khống vật tạo đá 2.2 Nhóm Alumosilicate a) Feldspath: (tràng thạch)  Đặc điểm: Khi Feldspath kali chịu tác dụng với nước mơi trường có khí CO2 sinh phản ứng tạo thành chất theo phương trình sau: K2O Al2O3.6SiO2+CO2+2H2O  Al2O3.2SiO2.2H2O + K2CO3+4SiO2  Al2O3.2SiO2.2H2O : Kaolinit - đất sét cao lanh  Kaolinit: tinh khiết; dẻo, mịn hạt, màu trắng đục  để chế tạo sản phẩm gốm sứ GV VŨ QUỐC HỒNG Các nhóm khống vật tạo đá 2.2 Nhóm Alumosilicate b) Mica:  Muscovite: (K.Al3O5.3SiO2.H2O)  Có Mohs = 23, có cấu tạo dạng lớp,  a=2,73,1 g/cm3, giịn dễ bị nát vụn  Ngồi loại cịn có: + Biotite, Veniculite + Pyroxene + Amphibol + Olivin GV VŨ QUỐC HỒNG Các nhóm khống vật tạo đá 2.3 Nhóm Cacbonat a/ Canxit: CaCO3  Đây khoáng vật phổ biến vỏ đất Màu xám không màu Mohs =3, a=2,42,6 g/cm3  Đặc điểm: hịa tan nước,  0,03 g/lít, nước có chứa khí CO2 sinh phản ứng tạo thành chất Bi cacbonat axit canxi:  Ca(HCO3)2 -> độ hịa tan tăng gấp 100 lần so với độ hòa tan CaCO3  Mặt khác, người ta phân biệt loại đá CaCO3 với loại đá khác, thì: người ta nhỏ lên bề mặt đá vài giọt HCl nồng độ 10% -> sủi bọt -> CaCO3 GV VŨ QUỐC HỒNG Các nhóm khống vật tạo đá 2.3 Nhóm Cacbonat b/ Đolomite: (CaCO3.MgCO3)  Có Mohs > canxit (>3) Đây khống vật có CO3 kép nên nung  to=700750oC phân giải MgCO3  to >900oC phân giải CaCO3 chất lượng đolonírt dùng chế tạo loại CKD Polomi GV VŨ QUỐC HOÀNG Các nhóm khống vật tạo đá 2.3 Nhóm Cacbonat c/ Magnesite: (MgCO3)  Có Mohs = 3,54  a=2,963,1 g/cm3  Đây khoáng vật hiếm, loại nguyên liệu để chế tạo loại sản phẩm chịu lửa cao  Nếu nung nhiệt độ 700750oC MgO + CO2  MgCO3 Chất kết dính Magnezin GV VŨ QUỐC HỒNG Các nhóm khống vật tạo đá 2.4 Nhóm sulfate a/ Thạch cao: (CaSO4.2H2O) - Đây khoáng vật điển hình nhóm đá trầm tích hóa học Mohs=2 a=2,3 g/cm3  Được tạo thành dạng:  Trầm tích hóa học  Thuỷ hóa anhydric (CaSO4)  Tác dụng H2SO4 lên đá vôi Ca(OH)2+ H2SO4= CaSO4.2H2O  Dùng chế tạo thạch cao xây dựng; bó bột y tế, dùng chế tạo xi măng GV VŨ QUỐC HỒNG Các nhóm khống vật tạo đá 2.4 Nhóm sulfate b/ Anhydric: (CaSO4)  Có màu trắng đến xanh phớt a=2,83 g/cm3  Có Mohs = 44,5 Đặc điểm: tác dụng nước điều kiện áp lực thấp từ từ chuyển thành thạch cao, V tăng  30% CaSO4 + H2O  CaSO4.2H2O GV VŨ QUỐC HỒNG Một số tính chất phân loại đá thiên nhiên 3.1 Các tính chất chủ yếu  Do độ sâu khác  đá có tính chất khác Do vậy, để xác định tính chất người ta phải lấy mẫu đá tiêu biểu  GV VŨ QUỐC HỒNG Một số tính chất phân loại đá thiên nhiên 3.2 Phân loại Dựa vào tiêu  o (khơ): • o loại nhẹ < 1800 kg/m3 dùng làm tường, bao che • o loại nặng  1800 kg/m3 dùng làm tường chống, móng, chịu lực lớn, dùng cơng trình thủy lợi GV VŨ QUỐC HỒNG Một số tính chất phân loại đá thiên nhiên 3.2 Phân loại Dựa vào tiêu  Rn (Kgf/cm2) • Vật liệu nhẹ: Kgf/cm2, 7, 10, 15, 25, 35, 50, 75, 100, 125, 150, 200 (35, 50=>o nhẹ, xây tường tốt) • Vật liệu nặng: 100, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 800, 1000, lớn  Km < 0,6; 0,7; 0,9; • Đá để xây tường: Km < 0,6 • Đá để xây móng: Km < 0,07 GV VŨ QUỐC HOÀNG Các biện pháp bảo vệ vật liệu đá thiên nhiên 4.1 Các nguyên nhân gây hư hỏng     GV VŨ QUỐC HOÀNG Các biện pháp bảo vệ vật liệu đá thiên nhiên 4.2 Các biện pháp đề phòng chủ yếu  Khi bề mặt đá CaCO3 có vết lồi lõm nhỏ thực GV VŨ QUỐC HỒNG Các biện pháp bảo vệ vật liệu đá thiên nhiên 4.2 Các biện pháp đề phòng chủ yếu Khi bề mặt đá CaCO3 có vết lồi lõm lớn, hàm lượng CaCO3 thấp thực Florua hóa theo trình tự sau:     GV VŨ QUỐC HOÀNG Các biện pháp bảo vệ vật liệu đá thiên nhiên 4.2 Các biện pháp đề phòng chủ yếu + Gia cơng thiết kế cơng trình có sử dụng đá:   GV VŨ QUỐC HỒNG ... nước mơi trường có khí CO2 sinh phản ứng tạo thành chất theo phương trình sau: K2O Al2O3.6SiO2+CO2+2H2O  Al2O3.2SiO2.2H2O + K2CO3+4SiO2  Al2O3.2SiO2.2H2O : Kaolinit - đất sét cao lanh  Kaolinit:... GV VŨ QUỐC HOÀNG Các nhóm khống vật tạo đá  Ở góc độ sản xuất vật liệu xây dựng, người ta chia khống vật tạo đá thành nhóm chủ yếu sau:     GV VŨ QUỐC HOÀNG Các nhóm khống vật tạo đá 2. 1... Các nhóm khống vật tạo đá 2. 2 Nhóm Alumosilicate a) Feldspath: (tràng thạch)  Feldspath Kali: K2O.Al2O3.6SiO2  Feldspath Natri: Na2O.Al2O3.6SiO2  Feldspath Calxi: CaO.Al2O3.2SiO2 + Có màu trắng,