Bài giảng Vật liệu xây dựng - Chương II: Vật liệu đá thiên nhiên - Vũ Quốc Hoàng

CHƯƠNG II
VẬT LIỆU ĐÁ THIÊN NHIÊN
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
1. Khái niệm và phân loại
1.1 Khái niệm chung về đá thiên nhiên và 
vật liệu đá thiên nhiên
a/ Đá thiên nhiên:

 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 bazan, 
đá porphyre.
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
1. Khái niệm và phân loại
1.1 Khái niệm chung về đá thiên nhiên và 
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
1. Khái niệm và phân loại
1.1 Khái niệm chung về đá thiên nhiên và 
vật liệu đá thiên nhiên
 Macma: là khối silicate nóng chảy nằm trong lòng quả 
đất, nhiệt độ nước = 1000  1300oC (và khi phun ra ngoài 
 nguội lạnh  thành đá macma)
 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)
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
SƠ ĐỒ PHÂN LOẠI 
ĐÁ THIÊN NHIÊN
(Theo điều kiện cấu tạo và nguồn gốc sinh thành)
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
Chặt chẽ Rời rạc
Quá trình phong hóa thiên nhiên
Rời rạc Liên kết
Biến dạng của vỏ quả đất
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
2. 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:




GV. VŨ QUỐC HOÀNG
2. Các nhóm khoáng vật tạo đá
2.1 Nhóm oxit
a) Thạch anh: (SiO2)
 Màu trắng hoặc màu sữa không trong suốt
 a = 2,65 g/cm3
 Rn=2000 Kgf/cm3
 Cấu tạo dạng tinh thể (lăng trụ)
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
2. Các nhóm khoáng vật tạo đá
2.1 Nhóm oxit
a) Thạch anh: (SiO2)
 Đặc điểm: ở điều kiện nhiệt độ thường bằng 18-20oC, 
không kết hợp được với vôi tạo thành sản phẩm, 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 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 và cát)
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
2. Các nhóm khoáng 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 một chất hoạt tính
 Đặc điểm: có thể tác dụng được với vôi trong 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 HOÀNG
2. Các nhóm khoáng 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 = 6
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
2. Các nhóm khoáng vật tạo đá
2.2 Nhóm Alumosilicate
a) Feldspath: (tràng thạch)
 Đặc điểm: Khi Feldspath kali chịu tác dụng với nước 
trong môi trường có khí CO2 thì sẽ 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 phẩm gốm sứ.
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
2. Các nhóm khoáng 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, rất giòn dễ bị nát vụn.
 Ngoài 2 loại trên còn có:
+ Biotite, Veniculite
+ Pyroxene
+ Amphibol
+ Olivin
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
2. Các nhóm khoáng vật tạo đá
2.3 Nhóm Cacbonat
a/ Canxit: CaCO3
 Đây là một khoáng vật khá phổ biến trong vỏ quả đất. Màu xám 
hoặc không màu. Mohs =3, a=2,42,6 g/cm3.
 Đặc điểm: ít hòa tan trong nước,  0,03 g/lít, nhưng trong nước có 
chứa khí CO2 thì nó sẽ sinh phản ứng tạo thành một chất mới Bi 
cacbonat axit canxi:
 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
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
2. Các nhóm khoáng vật tạo đá
2.3 Nhóm Cacbonat
b/ Đolomite: (CaCO3.MgCO3)
 Có Mohs > canxit (>3). Đây là khoáng vật có CO3 kép 
nên khi nung ở 
 to=700750oC thì phân giải MgCO3
 to >900oC thì phân giải CaCO3
chất lượng đolonírt kém
dùng chế tạo loại CKD Polomi
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
2. Các nhóm khoáng vật tạo đá
2.3 Nhóm Cacbonat
c/ Magnesite: (MgCO3)
 Có Mohs = 3,54
 a=2,963,1 g/cm3
 Đây là khoáng vật hiếm, là loại nguyên liệu để chế tạo 
các loại sản phẩm chịu lửa cao.
 Nếu nung ở nhiệt độ 700750oC
MgCO3 MgO + CO2 
Chất kết dính Magnezin
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
2. Các nhóm khoáng vật tạo đá
2.4 Nhóm sulfate
a/ Thạch cao: (CaSO4.2H2O)
- Đây là khoáng vật điển hình trong nhóm đá trầm tích hóa 
học. Mohs=2. a=2,3 g/cm3
 Được tạo thành dưới 3 dạng:
 Trầm tích hóa học
 Thuỷ hóa anhydric (CaSO4)
 Tác dụng của H2SO4 lên đá vôi
Ca(OH)2+ H2SO4= CaSO4.2H2O
 Dùng chế tạo thạch cao xây dựng; bó bột trong y tế, dùng 
chế tạo xi măng
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
2. Các nhóm khoáng 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: dưới tác dụng của nước ở 
điều kiện áp lực thấp thì nó sẽ từ từ chuyển thành thạch 
cao, khi đó V tăng  30%
CaSO4 + H2O  CaSO4.2H2O
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
3. Một số tính chất và phân loại đá thiên nhiên
3.1 Các tính chất chủ yếu
 Do độ sâu khác nhau  đá có các tính chất khác nhau. 
Do vậy, để xác định các tính chất thì người ta phải lấy các 
mẫu đá tiêu biểu nhất

GV. VŨ QUỐC HOÀNG
3. Một số tính chất và phân loại đá thiên nhiên
3.2 Phân loại
Dựa vào các chỉ tiêu
 o (khô):
• 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 trong công trình thủy lợi.
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
3. Một số tính chất và phân loại đá thiên nhiên
3.2 Phân loại
Dựa vào các chỉ tiêu
 Rn (Kgf/cm2)
• Vật liệu nhẹ: 4 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 hơn.
 Km < 0,6; 0,7; 0,9; 1
• Đá để xây tường: Km < 0,6
• Đá để xây móng: Km < 0,07
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
4. Các biện pháp bảo vệ vật liệu đá thiên nhiên
4.1 Các nguyên nhân gây hư hỏng




GV. VŨ QUỐC HOÀNG
4. 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 thì thực hiện
GV. VŨ QUỐC HOÀNG
4. Các biện pháp bảo vệ vật liệu đá thiên nhiên
4.2 Các biện pháp đề phòng chủ yếu
Khi bề mặt của đá CaCO3 có vết lồi lõm lớn, hàm lượng CaCO3
thấp thì vẫn thực hiện Florua hóa theo trình tự sau:




GV. VŨ QUỐC HOÀNG
4. Các biện pháp bảo vệ vật liệu đá thiên nhiên
4.2 Các biện pháp đề phòng chủ yếu
+ Gia công và thiết kế các công trình có sử dụng đá:

