Bài giảng Vật liệu xây dựng - Chương 2: Vật liệu đá thiên nhiên

Bài giảng Vật liệu xây dựng Chương 2: Vật liệu đá thiên nhiên 
 II- 
1
CHƯƠNG II 
VẬT LIỆU ĐÁ THIÊN NHIÊN 
I. Khái niệm 
 Đá thiên nhiên: Là một khối vô cơ bao gồm 1 hay nhiều khoáng vật khác nhau. 
 Khoáng vật là những vật thể đồng nhất về thành phần hóa học, cấu trúc và tính 
chất vật lý. Ví dụ khoáng vật thạch cao, fenspat ... 
 - Các loại đá chỉ tạo nên bởi một loại khoáng vật như: đá thạch anh, đá thạch cao 
hay tạo nên bởi nhiều loại khoáng như: đá bazan, đá granit. 
 Vật liệu đá thiên nhiên: Là sản phẩm sản xuất từ đá thiên nhiên bằng phương 
pháp gia công cơ học như: đá hộc, đá tấm (phiến), đá dăm, cát, ... 
 Từ đá thiên nhiên có thể chế tạo một số chất kết dính như xi măng, vôi, thạch cao.. 
 Vật liệu đá xây dựng được sử dụng rộng rãi nhờ có những ưu điểm sau: 
 - Cường độ chịu nén cao, Rn cao. 
 - Bền vững trong môi trường sử dụng. 
 - Dùng để trang trí. 
 - Giá thành hạ, tận dụng được nguồn nguyên liệu địa phương. 
II. Phân loại: 
II.1. Phân loại theo nguồn gốc hình thành: 
 Căn cứ vào nguồn gốc hình thành người ta chia thành 3 nhóm sau: đá magma, đá 
trầm tích, và đá biến chất. 
II.1.1. Đá magma: 
Được tạo thành do sự nguội đặc và kết tinh của những khối magma nóng chảy ởù 
nhiệt độ 1000 - 1300oC. Tùy theo điều kiện nguội đặc chia làm 2 loại, magma xâm nhập và 
magma phún xuất. 
 Magma xâm nhập: hình thành do magma nóng chảy xâm nhập vào bên trong 
lòng trái đất (cách ly khí quyển) dưới áp lực và nhiệt độ cao, nguội dần mà thành. Như đá 
granit, diorit, syenite. 
Bài giảng Vật liệu xây dựng Chương 2: Vật liệu đá thiên nhiên 
 II- 
2
 Magma phún xuất: hình thành do sự nguội đặc và kết tinh của magma nóng 
chảy theo những kẻ nứt phun ra trên bề mặt trái đất, tiếp xúc với không khí, áp suất và 
nhiệt độ thấp, nguội lạnh nhanh mà sinh ra. 
 - Trên mặt đất, do nguội lạnh nhanh, magma không kịp kết tinh nên có thể tạo ra 
những tinh thể rất nhỏ, dạng ẩn tinh hoặc thủy tinh núi lửa: đó là dạng magma phún xuất 
chặc chẽ. Vd. Đá diabaz, bazan, andezit 
- Khi magma đang sủi bọt, gặp lạnh đông lại nên rất xốp và nhẹ, hoặc phần magma bị 
phun lên cao, bay xa, nguội nhanh, hơi nước, khí thoát ra nhiều nên có kết cấu rỗng vụn, 
γo nhỏ: đó là dạng magma phún xuất rời rạc. Vd. Tro, tuff núi lữa. 
Dựa vào hàm lượng oxit silic, magma có các loại: 
 - Đá magma acid: SiO2 > 65%. 
 - Đá magma trung tính: SiO2 = 65 - 55%. 
 - Đá magma baz: SiO2 = 55 - 45%. 
 - Đá magma siêu baz: SiO2 < 45%. 
II.1.2. Đá trầm tích 
Được hình thành do sự trầm lắng của các khoáng chất trong nước, tích lũy thành 
khối mà thành. Dựa vào điều kiện hình thành chia làm 3 loại: 
 Trầm tích vô cơ: tạo thành do sự trầm lắng của các vật liệu khoáng hòa tan trong 
nước kết tủa lại, như đá vôi dolomit, thạch cao, anhydrit. 
 Trầm tích hữu cơ: tạo thành do sự trầm lắng của xác động thực vật, như đá vôi 
vỏ sò, đá phấùn, diatomit. 
 Trầm tích cơ học: tạo thành do sự trầm lắng của các sản phẩm vụn nát sinh ra 
trong quá trình phong hóa các loại VL. Có loại rời rạc như sỏi, cát, hoặc gắn kết nhau như 
dăm kết, cuội kết. 
II.1.3. Đá biến chất: 
 Là các loại đá magma và trầm tích bị biến chất khi gặp áp suất và nhiệt độ cao. 
Gồm 2 loại: 
 Biến chất khu vực: khi một vùng đất nào đó bị lún xuống, những lớp đá hình 
thành trước bị lún sâu hơn, bên trên là những lớp trầm tích mới tích tụ dần, lâu ngày tạo 
nên một áp lực lớn ép lên những lớp dưới làm chúng bị biến chất. Loại này có tính phân 
phiến. Vd. Đa gơ-nai, diệp thạch sét. 
Bài giảng Vật liệu xây dựng Chương 2: Vật liệu đá thiên nhiên 
 II- 
3
 Biến chất tiếp xúc: Tạo thành từ trầm tích bị biến chất do tác dụng của nhiệt độ 
cao. Khi gặp magma xâm nhập, đá trầm tích tiếp xúc với magma nóng chảy do đó bị nung 
nóng và thay đổi tính chất. Vd. đá hoa, thạch anh. 
II. 2. Phân loại theo cường độ và khối lượng thể tích: 
 Đá nhẹ: γo < 1800 kg/m3, có R < 150kG/cm2, dùng xây tường cho công trình 
cần cách nhiệt. 
 Đá nặng: γo ≥ 1800 kg/m3, có R ≥ 150 kG/cm2, dùng trong các công trình thủy 
công để xây móng, tường chắn, lớp phủ bờ kè, ốp lát. 
III. Các khoáng vật tạo đá 
 Có 4 nhóm chủ yếu: silicate, oxyde, carbonate và sulfate. 
III.1. Nhóm khoáng silicate: 
Gồm những nhóm phụ sau: 
‰ Nhóm phụ fenspat: màu trắng xám, vàng, hồng đến đỏ. 
- Fenspat kali (octocla): K2O.Al2O3.6SiO2. 
- Fenspat natri (plagiocla): Na2O.Al2O3.6SiO2. 
- Fenspat calci (anoctit): CaO.Al2O3.2SiO2. 
 Fenspat kém ổn định trong môi trường có CO2 và nước, ở môi trường nước có chứa 
CO2, fenspat kali cho sản phẩm mới: 
 K2O.Al2O3.6SiO2 + CO2 + 2H2O → Al2O3.2SiO2.2H2O + K2CO3 + 4SiO2 (Kaolin) 
 Kaolin trắng đục, dẻo cao, dùng để sản xuất gốm tinh. 
‰ Nhóm phụ mica: là những alumosilicate ngậm nước, rất phức tạp. Có 3 loại: 
- Muscovite: trong suốt. K2O.3Al2O3.6SiO2.2H2O. 
- Biotite: nâu hoặc đen. K(Mg, Fe)3.(Si3AlO10)(OH, F)2. 
- Vemiculite: vàng hoặc xám: tạo thành do oxid hóa và thủy hóa biotite. Khi nung, 
nước mất và tăng thể tích 18 - 20 lần nên được dùng để làm vật liệu cách nhiệt. 
‰ Nhóm phụ pyroxene: màu đen, phớt lục, phớt nâu. 
‰ Nhóm phụ amphibon: màu lục hay nâu. 
Bài giảng Vật liệu xây dựng Chương 2: Vật liệu đá thiên nhiên 
 II- 
4
Hình 1. Quá trình phong hóa và hình thành các loại đá thiên nhiên. 
ĐÁ MAGMA
MAGMA XÂM NHẬP MAGMA PHÚN XUẤT 
SYENITE 
GABRO 
GRANITE 
POC-PHIA 
ANDESITE 
DIABAZƠ 
TRO & CÁT NÚI LỬA 
BỌT NÚI LỬA 
TUFF NÚI LỬA 
ĐÁ TRẦM TÍCH 
T.T. CƠ HỌC T.T. HÓA HỌC T.T. HỮU CƠ
CÁT, 
CUỘI, 
SÉT 
CUỘI KẾT 
DĂM KẾT 
THẠCH CAO, 
DOLOMITE, 
MAGNESITE, 
ANHYDRIDE 
ĐÁ VÔI 
ĐÁ PHẤN 
TRÊ-PEN 
DIATOMITE 
ĐÁ BIẾN CHẤT
BIẾN CHẤT KHU VỰC BIẾN CHẤT TIẾP XÚC
GƠ NAI 
TỪ 
GRANITE 
DIỆP THẠCH 
SÉT TỪ ĐẤT 
SÉT 
ĐÁ HOA 
TỪ 
ĐÁ VÔI 
ĐÁ 
THẠCH ANH 
 TỪ CÁT 
Chặt chẽ Rời rạc 
Quá trình phong hóa thiên nhiên
Rời rạc Liên kết 
Biến dạng của vỏ quả đất 
Bài giảng Vật liệu xây dựng Chương 2: Vật liệu đá thiên nhiên 
 II- 
5
III. 2. Nhóm oxyde: 
‰ Thạch anh SiO2: Cấu tạ