Giáo trình Vật liệu xây dựng - NXB Giao Thông Vận Tải_02

Chia sẻ: Nguyễn Thị Ngọc Huỳnh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:31

0
377
lượt xem
258
download

Giáo trình Vật liệu xây dựng - NXB Giao Thông Vận Tải_02

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'giáo trình vật liệu xây dựng - nxb giao thông vận tải_02', kỹ thuật - công nghệ, kiến trúc - xây dựng phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Vật liệu xây dựng - NXB Giao Thông Vận Tải_02

  1. CHƯƠNG 2 V T LI U ðÁ THIÊN NHIÊN 1. KHÁI NI M: V t li u ñá thiên nhiên là v t li u xây d ng ñư c s n xu t t ñá thiên nhiên, có ho c không gia công cơ h c (n mìn, ñ p, nghi n, cưa, ñ c, ch m, ñánh bóng…). Do ch s d ng các hình th c gia công cơ h c nên v t li u ñá thiên nhiên h u như v n gi nguyên các tính ch t cơ lý c a ñá g c. B i v y mu n nghiên c u v t li u ñá thiên nhiên c n ph i tìm hi u v ñá và trư c h t là v khoáng v t - cơ s ki n t o nên ñá thiên nhiên. Khoáng v t là nh ng ch t hoá h c ñư c t o thành do k t qu c a nh ng quá trình hoá lý t nhiên khác nhau x y ra trong v qu ñ t. M i lo i khoáng v t ñư c ñ c trưng b i s ñ ng nh t v thành ph n hoá h c, c u trúc và tính ch t v t lý; Thí d : khoáng v t th ch anh có thành ph n hoá h c là SiO2, c u trúc tinh th hình kh i lăng tr hai ñ u có tháp nh n và có các tính ch t v t lý như: kh i lư ng riêng 2,658 g/cm3, trong su t, ánh th y tinh, ñ c ng 7, … ðá thiên nhiên là m t t h p có quy lu t c a m t hay nhi u lo i khoáng v t. Nh ng lo i ñá ch do m t lo i khoáng v t t o thành ñư c g i là ñá ñơn khoáng (như ñá vôi, ñá thach cao …), còn nh ng lo i ñá t o thành t hai lo i khoáng v t tr lên ñư c g i là ña ña khoáng (ñá granít g m có khoáng v t th ch anh, fenspat, mica và m t s khoáng v t có màu s m khác). ðá thiên nhiên t o thành do nh ng quá trình ñ a ch t khác nhau x y ra trong nhi u tri u năm. Theo ñi u ki n t o thành, ñá thiên nhiên ñư c chia ra làm 3 nhóm: ñá magma, ñá tr m tích và ñá bi n ch t. 28
  2. 2. ðÁ THIÊN NHIÊN 2.1. ðá magma: 2.1.1. ð c ñi m và phân lo i ñá magma ðá magma t o thành do kh i silicát nóng ch y (g i là kh i magma) t lòng trái ñ t xâm nh p vào l p v qu ñ t ho c phá v l p v này phun lên b m t qu ñ t r i ngu i ñi t o thành. Theo v trí hình thành v qu ñ t, ñá magma ñư c chia ra 2 lo i: ñá magma xâm nh p (hay ñá magma dư i sâu) và ñá magma phún su t. ðá magma xâm nh p n m sâu hơn trong v trái ñ t. Các l p ñ t ñá phía trên gây nên áp l c l n hơn và làm ch m quá trình ngu i l nh c a kh i magma trong khi k t tinh hành ñá. B i v y ñá magma xâm nh p có c u trúc tinh th l n, ñ ñ c ch c cao, kh năng ch u l c l n và ít hút nư c. ðá magma phún xu t ñư c t o thành t kh i magma phun lên trên m t ñ t. Do trong quá trình hình thành ñá ph i ch u áp su t th p và t c ñ ngu i l nh nhanh nên ch m t b ph n khoáng v t k t tinh v i kích thư c tinh th bé, không hoàn ch nh, còn ph n l n chưa k p k t tinh mà t n t i d ng vô ñ nh hình. Bên c nh ñó hi n tư ng các ch t khí và hơi nư c không k p thoát ra, ñ l i trong ñá nhi u l r ng. B i v y ñá magma phún xu t thư ng có cư ng ñ th p và ñ r ng l n. Theo hàm lư ng oxýt silic trong ñá, ñá magma còn ñư c chia ra: - ñá magma axit (SiO2 > 65%) - ñá magma trung tính (SiO2: 65 - 55%) - ñá magma bazơ (SiO2: 55 - 45%) - ñá magma siêu bazơ (SiO2 < 45%). 2.1.2. Các khoáng v t t o ñá macma ch y u: Th ch anh là SiO2 d ng k t tinh, tinh th hình l c lăng hai ñ u hình tháp nh n, ít khi trong su t mà thư ng có màu tr ng s a, kh i lư ng riêng 2,65g/cm3, ñ c ng 7, cư ng ñ ch u nén r t cao (kho ng 2000 MPa), ch ng mài mòn t t và n ñ nh v i axit (tr axit flohydric và axit photphoric). nhi t ñ thư ng, th ch anh không tác d ng v i Ca(OH)2, nhưng trong môi trư ng hơi nư c quá nhi t (áp su t 8-13atm và nhi t ñ 175 - 200oC) ph n ng s x y ra t o thành s n ph m hydrosilicat canxi. nhi t ñ 5730C, th ch anh có s bi n ñ i thù hình và n th tích 1,5%. T i nhi t ñ 17100C, th ch anh b ch y l ng và khi ngu i ñi ch thành th y tinh – m t d ng th ch anh có c u trúc th y tinh. 29
  3. Phenspat là khoáng v t khá ph bi n, có m t trong nhi u lo i ñá, ó Phenspat có thành ph n hoá h c là các alumo silicat c a kali hai lo i:th ng góc - octocla(K2O.Al2O3.6SiO2 fenspat kali), xiên góc - - plagiocla(Na2O.Al2O3.6SiO2 - fenspat natri) và CaO.Al2O3.6SiO2 - fenspat canxi. Fenspat có màu bi n ñ i t tr ng, tr ng xám, vàng ñ n h ng ñ , kh i lư ng riêng 2,55 – 2,76 g/cm3, ñ c ng 6 cư ng ñ ch u nén gi i h n 120-170 MPa, nhi t ñ n u ch y 1170-15500C. fenspat kém n ñ nh v i nư c, ñ c bi t là nư c có ch a C02. Sau khi b phong hoá, fenspat t o thành khoáng v t kaolinit Al203.2Si02.2H2O, thành ph n ch y u c a ñ t sét: = K2CO3+4SiO2 K2O.Al2O3.6SiO2 + CO2+ H2O + Al2O3.2SiO2.2H2O Mica là nh ng alumôsilicat ng m nư c r t ph c t p ph bi n nh t là hai lo i : biôtit và muscovit. Biôtit có công th c K(Mg,Fe)3.(Si3AlO10).(OH,F)2. Do ch a oxit manhê và oxit s t nên biotit có màu nâu và ñen b i v y có tên g i là mica ñen: Muscovit có công th c K2O.Al2O3.6SiO2.2H2O. Do không ch a hai lo i oxit trên nên muscovit trong su t và vì v y có tên gi là mica tr ng. Mica có ñ c ng 2 - 3, kh i lư ng riêng 2,76 -3,2 g/cm3, c u trúc d ng v y nên d tách thành l p. Ch a mica trong thành ph n s làm cho ñá khó gia công mài nh n và tính ch t cơ h c b gi m. Các khoáng v t m u s m ch y u g m có amfibôn, pirôxen, olivin… Các khoáng v t này có màu s m (t màu l c ñ n màu ñen) cư ng ñ cao, dai , khó gia công. 2.1.3 - Các lo i ñá magma thư ng dùng trong xây d ng: ðá magma xâm nh p : Granit (còn g i là ñá hoa cương) là lo i ñá axit, có thành ph n khoáng v t g m có th ch anh(20 – 40%), fenspat (40-70%), mica(5-20%) và các khoáng v t màu s m như amfibon và piroxen. Granit có c u trúc toàn tinh, tinh th d ng h t, r t ñ c ch c, màu s c thay ñ i t xám sáng màu h ng, kh i lư ng th tích 2600 – 2700 kg/m3 . Cư ng ñ ch u nén c a ñá granit r t l n: 120 – 150 MPa và kh năng ch u gia công cơ h c cũng r t t t. Granit ñư c s d ng làm ñá h c ñ xây, ñá dăm ñ lát ñư ng, làm c t thép bê tông, cũng ñư c gia công c n th n ñ làm phi n xây hay làm ñá p lát. Chú ý không dùng granit cho các công trình ch u nhi t . Syênit là m t lo i ñá trung tính, thành ph n khoáng v t g m có fenspat, mica và khoáng ch t m u s m, syênit có màu h n và s m hơn màu c a granit. 30
  4. ñá có c u trúc toàn tinh ñ u ñ n, kh i lư ng th tích 2400-2800 kg/m3 và cư ng ñ ch u nén 150 – 200 MPa. Syênit ñư c s d ng trong xây d ng khá r ng rãi v i công d ng gi ng như ñá granit . Diorit là lo i ñá trung tính có thành ph n khoáng v t ch y ulà plagioclaz trung tính(chi m 3/4), hocblen, augit, biotit, amfiboniroxen và c mica. ðá dirit có màu xam, xám l c xen l n các v t x m và tr ng, kh i lư ng th tích 2900-3300 kg/m3, cư ng ñ ch u nén 200-350 MPa. Diorit r t dai , ch ng va ch m t t, ch ng phong hoá cao, d mài nh n, ñánh bóng nên thư ng ñư c dùng làm m t ñư ng và ñ s n xu t t m p. Gabro là l ai ñá bazơ g m có khoáng v t fenspat và các khoáng v t m u x m. Gabro thư ng có màu x m t l c ñ n ñen. ðá magma phún xu t : Poocfia là lo i ñá axit, có c u trúc tinh th l n trên n n vi tính (g i là c u trúc poocfia hay c u trúc ban tr ng). ðá poocfia ñư c chia làm các lo i: poocfia th ch anh (tương t granit), poocfia thi u th ch anh (tương t syênit). Poocfia có tính ch t g n gi ng các lo i ñá dư i sâu song do c u trúc không ñ u và có h t tinh th l n c a fenspat nên kh năng ch ng phong hoá kém, cư ng ñ ch u nén 130-180 MPa. Poocfia ñư c dùng ñ gia công các c u ki n, t m p và s n xu t ñá dăm. Diabaz là m t lo i ñá bazơ, tương t như ñá gabro v thành ph n khoáng v t. Diabaz có m u l c nh t t i tro xám, cư ng ñ nén t 300-400MPa, r t dai và khó mài mòn. ðá ñư c dùng ch y u ñ s n xu t v t li u làm ñư ng. Bazan cũng là m t lo i ñá bazơ và thành ph n khoáng tương t như gabro. ðá có c u trúc n tinh hay poocfia, kh i lư ng th tích 2900-3500 kg/m3, cư ng ñ ch u nén bi n ñ ng nhi u tuỳ theo v t n t và l r ng 100-500 MPa, r t c ng, giòn, ch ng phong hoá cao và r t khó gia công. ðá bazan là lo i ñá s d ng ph bi n nh t, thư ng dùng ñ làm ñư ng, làm c t li u bê tông. Anñêzit là lo i ñá trung tính, có thành ph n khoáng v t g n gi ng v i diorit, ch y u là plagiolaz và các khoáng v t màu s m (angit). ðá có màu xám ñ n xám s m, kh i lư ng th tích 2200-2700 kg/m3, cu ng ñ ch u nén 120- 240MPa, ch u ñư c axit. ðá anñêait ñư c dùng làm v t li u ch ng axit (t m p hay ñá dăm cho bê tông ch ng axit). Ngoài nh ng lo i ñá magma phún xu t ñ c ch c v a trình bày còn có m t s lo i ñá r i r c (tro núi l a, cát núi l a và s i ñá b t) hay ñá d ng keo k t t các lo i s n ph m núi l a r i r c (tup núi l a, tup dung nham và tơ rat). Tro núi l a chính là ph n dung nham núi l a ñư c phun lên r i rơi xu ng và ngu i l nh nhanh, t n t i d ng b t. B ph n h t có kích thư c l n (t i 31
  5. 5mm) ñư c g i cát núi l a. Dung nham núi l a ñư c phun lên r i ngu i l nh nhanh thành nh ng h t có kích thư c 4-30mm ñư c g i là s i ñá b t. S i ñá b t là lo i ñá r t r ng (ñ r ng t i 80%), kh i lư ng th tích trung bình 500kg/m3, ñ hút nư c th p và h s truy n nhi t nh (0,12-0,2cal/m.0C.h) vì l r ng l n và kín, cư ng ñ ch u nén 2-3 MPa. S i ñá b t và cát núi l a thư ng ñư c dùng làm c t li u cho bê tông nh , còn tro núi l a ñư c dùng làm v t li u cách nhi t và làm b t mài. Tup núi l a là lo i ñá r ng do tro núi l a t lèn ch t và dính k t l i. Lo i tup núi l a lèn ch t nh t g i là tơrat. Nh ng lo i tup núi l a, tơrat và s i ñá b t tr ng thái nghi n nh cùng v i tro núi l a thư ng dùng làm ph gia ho t tính r n trong nư c cho các ch t k t dính vô cơ như vôi xi măng. Tup dung nham là m t lo i ñá do tro và cát núi l a l n trong dung nham nóng ch y r i ngu i l nh mà t o thành. Tup dung nham là m t lo i ñá r t r ng, kh i lư ng th tích 750-1400 kg/m3, cư ng ñ ch u nén 6-10 MPa, h s truy n nhi t 0,3 kcal/m.0C.h. Tup dung nham thư ng ñư c x thành bloc ñ xây tư ng hay nghi n làm ñá dăm dùng cho bê tông nh . 2.2. ðá tr m tích: 2.2.1. ð c ñi m và phân lo i ñá tr m tích ðá tr m tích ñư c t o thành trong ñi u ki n nhi t ñ ng h c c a v trái ñ t thay ñ i. Do s tác ñ ng c a các y u t nhi t ñ , nư c và các tác d ng hoá h c mà nhi u lo i ñ t ñá b phong hoá, v v n ra. Nh gió và nư c cu n ñi r i l ng ñ ng l i thành t ng l p, sau ñó dư i áp l c và tr i qua các th i kỳ ñ a ch t chúng ñư c g n k t l i băng các ch t k t dính thiên nhiên t o thành ñá tr m tích. Căn c vào ngu n g c, ñá tr m tích còn ñư c chia ra làm ba lo i: ñá tr m tích cơ h c, ñá tr m tích hoá h c và ñá tr m tích h u cơ. ðá tr m tích cơ h c: là do các s n ph m c a quá trình phong hoá tích t hay l ng ñ ng l i t o nên, chúng có th tr ng thái h n h p h t r i r c (cát, cu i, s i…) hay ñư c g n k t b ng các ch t keo t nhiên (sa th ch, cu i k t, dăm k t…) ðá tr m tích hoá h c do các ch t hoà tan trong nư c l ng ñ ng xu ng và g n k t l i mà t o thành. Cũng b i v y ñá có ñ c ñi m là thành ph n khoáng v t tương ñ i ñơn gi n và ñ ng ñ u hơn ñá tr m tích cơ h c. Nh ng lo i ñá tr m tích hoá h c ñi n hình là ñá vôi, ñá ñôlômit, manhezit, ñá th ch cao … ðá tr m tích h u cơ :là do ph n xác vô cơ c a ñ ng th c v t l ng ñ ng và liên k t v i nhau b ng ch t k t dính t nhiên t o thành, thí d : ñá vôi sò, ñá ph n, ñá ñiatômit, trepen… 32
  6. Do ñi u ki n t o thành, ñá tr m tích ñá tr m tích có ñ c ñi m chung là có tính phân l p rõ r t, các l p khác nhau chi u dày, màu s c, thành ph n, ñ l n h t, ñ c ng… Cư ng ñ nén theo phương vưông góc v i các l p luôn luôn cao hơn cư ng ñ nén theo phương song song v i th . ðá tr m tích không ñ c ch c b ng ñá magma vì các ch t keo thiên nhiên không chèn ñ y th tích r ng gi a các h t và b n thân ch t keo khi khô k t co l i. M t s lo i ñá tr m tích khi hút nư c có cư ng ñ gi m ñi rõ r t, th m chí còn b tan ra trong nư c. Do ñá tr m tích khá ph bi n l i d gia công nên nó ñư c s d ng khá r ng rãi làm v t li u xây d ng và làm nguyên liêu s n xu t. 2.2.2. Các khoáng v t t o ñá tr m tích ch y u Nhóm ôxyt silic: Các khoáng v t ph bi n nh t c a nhóm này là: opan, canxeñoan và th ch anh tr m tích. Opan (SiO2.2H2O) là khoáng vô ñ nh hình, ch a 2,14% nư c (ñôi khi ñ n 34%). Khi nung nóng m t ph n nư c b m t ñi. Opan thư ng không màu hay màu tr ng s a, nhưng khi l n t p ch t thì có th có màu vàng, xanh ho c ñen. Opan có kh i lư ng riêng 2,5 g/cm3, ñ c ng 5 - 6, r t giòn. ði m ñáng chú ý là opan có th tác d ng v i vôi nhi t ñ bình thư ng ñ t o thành s n ph m hydrosilicat canxi r n ch c trong nư c; b i v y nó còn ñư c coi là ch t ph gia ho t tính r n trong nư c dùng v i các ch t k t dính vô cơ (như vôi, xi măng). Chanxeñoan (SiO2) là h hàng c a th ch anh, c u t o n tinh d ng s i. Chanxeñoan có màu s c t tr ng, xám, vàng sáng ñ n tro, xanh; kh i lư ng riêng 2,6 g/cm2, ñ c ng 6. Th ch anh tr m tích ñư c l ng ñ ng tr c ti p t dung d ch hay do tái k t tinh t opan và chanxeñoan. Ngoài ra trong ñá tr m tích cũng còn có c khoáng v t th ch anh k t tinh (ñã ñư c miêu t trong m c 2.2.) khi khoáng v t này n m trong cát th ch anh hay ñá sa th ch. Nhóm cacbonat: Các khoáng v t c a nhóm cacbonat r t ph bi n trong các lo i ñá tr m tích. Trong s này, quan tr ng nh t là các khoáng v t canxit, ñôlômit và manhezit. Canxit (CaCO3) là khoáng không màu song n u l n t p ch t thì có th có các màu khác nhau. Canxit có kh i lư ng riêng 2,7g/cm3, ñ c ng 3 , cư ng ñ 33
  7. trung bình ; d tan trong nư c nh t là nư c có ch a CO2 ; khi g p axit clohyñric n ng ñ 10% thì s i b t m nh. ðôlômit (CaMg(CO3)2 ) là khoáng v t có màu hay màu tr ng, kh i lư ng riêng 2,8 g/cm3, ñ c ng 3 - 4, cư ng ñ cao cư ng ñ c a khoáng v t canxit. Khi d ng b t và b nung nóng cũng có hi n tư ng s i b t trong dung d ch axit clohyñric n ng ñ 10%. Manhezit (MgCO3) là khoáng không màu ho c màu tr ng xám, vàng và nâu, kh i lư ng riêng 3,0g/cm3, ñ c ng 3,5 - 4,5 và có cư ng ñ khá cao, khi nung nóng manhezit cũng tan ñư c trong axit clohydric. Nhóm khoáng ch t sét : Các khoáng sét ñóng vai trò r t quan tr ng trong ñá tr m tích, chúng là thành ph n chính c a ñ t sét và là t p ch t trong nhi u lo i ñá tr m tích khác. Thành ph n hoá h c c a các khoáng v t sét ñ u là các alumosilicat ng m nư c. Các khoáng v t sét ph bi n là kaolimit, montmorilônit và mica ng m nư c. Kaolinit-Al2O3.2SiO2.2H2O. là khoáng v t có màu tr ng, ñôi khi có màu xám hay màu xanh; kh i lư ng riêng 2,6 g/cm3, ñ c ng 1. Kaolinit ñư c hình thành do k t qu phân hu fenspat, mica và m t s lo i silicat khác. Khoáng v t này là thành ph n ch y u c a ñ t kaolanh và các lo i ñ t sét khác. Montmôrilonit là khoáng sét ñư c t o thành trong môi trư ng ki m, t i các vùng bi n ho c trên các l p ñ t ñá b phong hoá. Khoáng v t này là thành ph n chính c a ñ t bentônit và cũng là ch t keo t nhiên g n k t các h t cát t o thành ñá sa th ch. Mica ng m nư c là khoáng v t ñư c t o thành do s phân hu mica và m t s silicat khác. Các khoáng v t sét làm gi m ñ b n nư c c a ñá vôi và ñá sa th ch. Nhóm sunfát : Khoáng v t ph bi n nh t c a nhóm sunfat là khoáng v t th ch cao và khoáng v t anhyñrit. Th ch cao (CaSO4.2H2O) là khoáng màu tr ng hay không màu, khi l n t p ch t thì có th có các màu xanh, vàng ho c ñ . Tinh th c a th ch cao có d ng b n và ñôi khi là d ng s i. Th ch cao có kh i lư ng riêng 2,3 g/cm3, ñ c ng 2 và d tan trong nư c (ñ hoà tan l n hơn canxit 75 l n). Anhyñrit (CaSO4) là khoáng v t k t tinh d ng t m dày ho c lăng tr , 3 màu tr ng và ñôi khi có màu xanh da tr i. Anhyñrit có kh i lư ng riêng 3g/cm , ñ c ng 3. Thư ng g p anhyñrit trong các t ng ñá ho c các m ch nh cùng v i 34
  8. th ch cao và mu i m . Khi anhydrit tác d ng v i nư c áp su t th p s chuy n thành th ch cao và tăng th tích 30%. 2.2.3. Các lo i ñá tr m tích thư ng dùng trong xây d ng: ðá tr m tích cơ h c Sa th ch là lo i ñá ñ c do các h t cát th ch anh g n k t b ng các ch t keo t nhiên (ñ t sét, oxyt silic, oxyt s t, cacbônat canxi …). Tuỳ theo ch t keo g n k t mà sa th ch có tên g i khác nhau(sa th ch sét, sa th ch silic…) Trong sa th ch silic ñư c xem là t t nh t vì có ñ c ng cao, cư ng ñ nén có th ñ t t i 300MPa. Trong xây d ng thư ng dùng sa th ch silic ñ làm ñá dăm làm ñư ng và làm c t li u cho bê tông; cũng dùng ñ s n xu t ñá h c và ñá lát. Cát s i là d ng h t r i r c có ñư ng kính h t t 0,14-5mm ñ i v i cát và t 5-70mm ñ i v i s i. Cát s i là v t li u quan tr ng ñ làm c t li u cho bê tông và v a. Cu i k t và dăm k t là nh ng lo i ñá ñ c và m t lo i bê tông t nhiên có c u t o tương t sa th ch. Khi các h t ñư c g n k t là s i thì ñá ñư c g i là cu i k t còn khi các h t ñư c g n k t là ñá dăm t nhiên thì ñá ñư c g i là dăm k t. Tính ch t cơ lý c a ñá ph thu c vào tính ch t c a h t cu i và h t dăm cũng như tính ch t c a ch t keo t nhiên. Cu i k t và dăm k t ñư c dùng ñ s n xu t ñá h c và ñá dăm. ð t sét là tr m tích cơ h c h t m n mà thành ph n ch y u là các khoáng v t sét. ð t sét là nguyên li u ñ s n xu t v t li u g m xây d ng (g ch, ngói…) và s n xu t xi măng. ðá tr m tích hoá h c ðá vôi có thành ph n khoáng v t ch y u là canxit CaCO3 và có th l n các t p ch t. ðá vôi tinh khi t có m u tr ng còn khi có t p ch t thì có th có nhi u m u khác nhau: tro xám, xanh nh t, vàng, h ng x m và ñen. ðá vôi có kh i lư ng th tích 1700 - 2600 kg/cm3, có ñ c ng c p 3 và có cư ng ñ ch u nén gi i h n 60 - 180 MPa. ðá vôi ñư c dùng ñ ch t o ñá p trang trí, c t li u cho bê tông, ñá dăm làm ñư ng, ñá h c ñ xây. ðá vôi còn là nguyên li u không th thi u ñ s n xu t vôi và xi măng. ðá ñôlômít là lo i ñá ñ c có thành ph n khoáng v t ch y u là khoáng v t ñôlômít CaCO3MgCO3. ðá ñôlômít có tính ch t gi ng ñá vôi nhưng ch t lư ng cao hơn. S d ng ñá ñôlômít cũng gi ng như vi c s d ng ñá vôi. Ngoài ra nó còn ñư c dùng ñ s n xu t v t li u ch u l a và ch t k t dính vô cơ. ðá manhêzit có thành ph n khoáng v t ch y u là manhêzit MgCO3. ðá manhêzit cũng ñư c dùng ñ s n xu t v t li u ch u l a và ch t k t dính vô cơ có tính ki m. 35
  9. Th ch cao và anhydrit là hai lo i ñá ñ c có cùng tên v i lo i khoáng v t t o ra chúng. C hai lo i ñá này ñ u dùng ñ s n xu t ra ch t k t dính vô cơ h th ch cao như: th ch cao xây d ng, th ch cao cư ng ñ cao và th ch cao c ng (hay xi măng anhydrit). Th ch cao còn là thành ph n ph gia quan tr ng trong s n xu t xi măng poolăng. ðá tr m tích h u cơ So v i ñá tr m tích cơ h c và ñá tr m tích hoá h c, ñá tr m tích h u cơ không ph bi n r ng rãi b ng, song nh nh ng ñ c ñi m riêng v thành ph n và c u trúc, t ñó là các tính năng k thu t ñ c bi t nên nó v n ñư c tìm ki m và khai thác s d ng. Dư i ñây là m t s lo i ñá tr m tích h u cơ thư ng g p ðá vôi v sò là m t lo i ñá r t r ng do các m nh v trai, sò, h n g n k t l i v i nhau b ng ch t keo t nhiên cacbonat canxi. ðá có thành ph n khoáng v t ch y u là canxít. Do ñ r ng c a ñá r t l n nên kh i lư ng th tích c a ñá r t nh , t 600-1500 kg/m3 và cư ng ñ ch u nén gi i h n ch có t 1-10 MPa. ðá có kh năng cách nhi t t t và d gia công nên có th ñư c khai thác làm v t li u xây tư ng (m t s ñ a phương g i là g ch sò), làm c t li u cho bê tông nh và cũng có th dùng ñ nung vôi. ðá ph n t o thành t các m nh v n r t bé c a v sò, h n g n k t l i b ng ch t keo t nhiên cacbonat canxi nên có thành ph n r t gi ng v i ñá vôi v sò song các tính ch t cơ lý th p hơn r t nhi u. ðá có màu tr ng tương ñ i thu n khi t nên ñư c dùng ñ s n xu t b t màu vô cơ thiên nhiên dùng cho s n xu t v t li u sơn. ðá ph n cũng có th dùng ñ s n xu t ch t k t dính vô cơ. ðiatômit và Trêpen là nh ng lo i ñá tr m tích có ngu n g c hình thành t xác vô cơ c a các sinh v t bi n mà thành ph n khoáng v t ch y u là các oxyt silic vô ñ nh hình (như opan SiO2.2H2O). ð c ñi m c a các lo i ñá này là c u t o r i r c, g n k t y u, kh i lư ng th tích 400-1200 kg/m3 và cư ng ñ ch u nén r t th p. Chúng ñư c s d ng làm v t li u cách nhi t và ñ c bi t là ñ làm ph gia ho t tính r n trong nư c cho ch t dính vô cơ như vôi và xi măng. 2.3 - ðá bi n ch t : 2.3.1- ð c ñi m và phân lo i ñá bi n ch t : ñá bi n ch t t o thành t ña magma, ñá tr m tích và c ñá bi n ch t tre dư i tác d ng c a nhi t ñ cao, áp su t l n hay các ch t hoá h c thư ng do nh ng v n ñ ng c a v trái ñ t gây nên. Dư i tác ñ ng c a các tác nhân gây bi n ch t, các thành ph n c a ñá ban ñ u có th s p x p l i và tái k t tinh tr ng thái r n. theo ñi u ki n t o thành, 36
  10. ñá bi n ch t có th ñư c chia ra làm ñá bi n ch t khu v c và ña bi n ch t ti p xúc. ðá bi n ch t khu v c ñư c t o thành do c m t khu v c rt ng l n s t xu ng khi có nh ng v n ñ ng ki n t o c a v trái ñ t và phía bên trên l i ñư c tích ñ ng nh ng l p tr m tích dày. L p ñ t dư i sâu ch u tác ñ ng c a nhi t ñ cao c a mag ma trong lòng trái ñ t và áp su t l n c a kh i tr m tích phía trên s b bi n ch t và thương có c u t o d ng phi n. ðá bi n ch t ti p xúc ñư c t o thành nh nh ng kh i magma nóng ch y xâm nh p lên v trái ñ t làm cho các l p ñ t ña ti p xúc v i nó b bi n ch t ñi dư i tác d ng c a nhi t ñ cao và áp su t l n. Trong quá trình hình thành do ph i ch u áp su t l n và có s t i k t tinh nên ñá bi n ch t thư ng r n ch c hơn ñá tr m tích t o ra nó. Ngư c l i nh ng ñá bi n ch t t o thành t ñá magma, do c u t o phi n nên tính ch t cơ h c c a các lo i ñá này kém hơn ch t cơ h c c a ñá magma t o ra nó. 2.3.2. Các khoáng v t t o ñá bi n ch t Do ñá bi n ch t có ngu n g c t ñá magma và ñá tr m tích nên r t nhi u khoáng v t c a ñá bi n ch t cũng có m t trong hai lo i ñá trên. Tuy nhiên trong ñá bi n ch t cũng có m t s khoáng v t ch hình thành trong quá trình bi n ch t như disten, secpentin, clorit… song chúng không ph i ph bi n. 2.3.3. Các lo i ñá bi n ch t thư ng dùng trong xây d ng ðá gnai (tên khác là phi n ñá ma) là ñá bi n ch t khu v c do ñá granit tái k t tinh và bi n ch t trong ñi u ki n ch u áp su t cao. M c d u thành ph n khoáng v t c a ñá gnai g n gi ng như ñá granit nhưng do có c u t o phân l p nên ñá nên ñá gnai có tính ch t khác ñá granit:cư ng ñ theo các phương khác nhau s khác nhau, d b phong hoá và tách l p. Vi c s d ng ñá gnai cũng gi ng như s d ng ñá granit. ðá hoa là ñá bi n ch t ti p xúc hay khu v c, do ñá vôi và ñá ñôlômit bi n ch t dư i tác d ng c a nhi t ñ và áp su t l n. ðá hoa r t ñ c ch c và có màu s c cùng hoa văn phong phú. ðá có kh i lư ng th tích 2600-2800 kh/m3, cư ng ñ ch u nén t 100-200 MPa (ñ c bi t có th lên t i 300 MPa), d gia công cơ h c. ðá hoa thư ng ñư c làm t m p trang trí, làm b c thang, lát sàn và cũng làm c t li u cho ñá granito, không nên dùng ñá hoa nh ng nơi thư ng xuyên ch u tác ñ ng c a mưa n ng. ðá quăczit là do sa th ch th ch anh tái k t tinh t o thành. ðá màu tr ng ñ hay tím, ch u phong hoá t t, cư ng ñ ch u nén có th ñ t t i 400 MPa. Do ñ c ng l n nên khó gia công. ðá qu czit ñư c dùng ñ gia công t m p, xây 37
  11. tr c u, làm ñá dăm và ñá h c ñ xây d ng c u ñư ng, làm c t li u cho bê tông… qu czit cũng còn ñư c dùng ñe s n xu t v t liêu ch u l a. Di p th ch sét t o thành do s bi n ch t c a ñ t sét dư i áp l c cao. ðá màu xám s m và có c u trúc d ng phi n. Di p th ch sét n ñ nh ñ i v i không khí, không b nư c phá ho i và d tách thành l p m ng 4-10 mm ñ làm v t li u l p r t ñ p. 3. V T LI U ðÁ THIÊN NHIÊN 3.1. Phân lo i v t li u ñá thiên nhiên ð t o ñi u ki n s d ng h p lý và có hi u qu . C n ph i ki m tra ch t lư ng v t li u ñá thiên nhiên theo các tính ch t cơ lý và t ñó phân lo i chúng. Theo các tính ch t cơ lý, v t li u ñá thiên nhiên thư ng phân lo i theo nh ng cách dư 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 cư ng ñ ch u nén gi i h n ñ chia thành các mác như sau: + ðá nh , có 6 mác:5, 10, 15, 75, 100 và150 + ðá n ng, có 7 mác: 100, 150, 200, 400, 600, 800 và 1000 - Theo h s m m, chia v t li u ñá thiên nhiên thành các nhóm như sau: + Km < 0,6, ñá dùng nơi khô ráo + Km = 0,6 - 0,75, ñá dùng nơi ít m ư t + Km = 0,75 - 0,9, ñá dùng nơi m ư t + Km > 0,9, ñá dùng ñư c trong nư c Ngoài cách phân chia lo i v a nêu còn có th có các cách phân lo i khác ch ng h n như phân lo i v t li u ñá thiên nhiên theo m c ñích s d ng như: v t li u ñá xây tư ng, v t li u ñá làm ñư ng, v t li u ñá p trang trí, v t li u ñá làm c t li u bê tông… 3.2. Các d ng v t li u ñá thiên nhiên dùng trong xây d ng Các ch ng lo i v t li u ñá thiên nhiên dùng trong xây d ng r t phong phú. Theo ñ c trưng hình d ng bên ngoài có th gi i thi u m t s nhóm ch y u dư i ñây: 3.2.1. V t li u ñá d ng kh i 38
  12. ðá h c là nh ng viên ñá chưa qua gia công ñ o g t nên không có hình d ng hình h c nh t ñ nh, kích thư c c ba chi u c a nó trong kho ng 150-450 mm, kh i lư ng m i viên t 20-40 kg. ðá h c thư ng ñư c s n xu t t các lo i ñá ñ c như ñá vôi, ñá ñôlômit, ñá sa th ch, ñá granit… B ng phương pháp khoan n mìn. ðá g c ñ s n xu t ñá h c (tr các lo i ñá tr m tích) ph i có cư ng ñ nén gi i h n không nh hơn 10 MPa và h s m m l n hơn 0,75. Tuỳ hình d ng và mác c a ñá, nó s ñư c dùng ñ xây móng, m tr c u, tư ng ch n, làm n n ñư ng ô tô và xe l a, xây d ng các công trình th y l i và làm c t li u cho bê tông ñá h c. ðá kh i là nh ng t ng ñá ñư c gia công thành d ng hình h c nh t ñ nh mà thông thư ng là d ng hình h p ch nh t v i kích thư c ph bi n 150x200x300 mm. ðá kh i thư ng chia làm hai lo i: ñá kh i ñ o thô và ñá kh i ñ o k . ðá kh i ñ o thô thư ng ñư c s n xu t t các lo i ñá m m và r ng như tup núi l a, ñá vôi v sò…và kh i lư ng th tích không quá 1800kg/m3, h s m m không bé hơn 0,6, ñ c bi t là không có yêu c u cao v ñ chính xác kích thư c cũng như ñ ph ng b m t (ch yêu c u ñ l i lõm b m t không l n hơn 10mm) ñá kh i ñ o 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 l p trát m t. 3.2.2. V t li u ñá d ng t m V t li u ñá d ng t m thư ng có chi u dày bé hơn r t nhi u so v i chi u dài và chi u r ng. T m p trang trí có b m t chính hình vuông hay hình ch nh t mà c nh có kích thư c 300-1000 mm và chi u dày 25-50 mm. Các t m p trang trí ñư c x ra t nh ng kh i ñá ñ c ch c và có màu s c ñ p, ñánh bóng b m t và c t ra t ng t m theo kích thư c qui ñ nh. T m p thư ng ñư c dùng ñ p tư ng ngoài và tư ng trong c a các công trình xây d ng. Ngoài ch c năng trang trí nó còn có tác d ng b o v kh i xây hay b o v k t c u. T m p công d ng ñ c bi t là nh ng t m p ñư c s n xu t t các lo i ñá ñ c có kh năng ch u axít (mhư granit, syênit, ñiôrit, quăzit, bazan, ñiabaz sa th ch silic…) hay có kh năng ch u ki m (như ñá hoa, ñá vôi, ddas manhêtit…). Vi c gia công lo i t m p này gi ng như gia công t m p trang trí song kích 39
  13. thư c các c nh c a t m không vư t quá 300 mm. Các t m p công d ng ñ c bi t ñ ơc s d ng ñ lát n n và p tư ng cho nh ng nơi thư ng xuyên có tác d ng c a axit hay ki m ñ b o v k t c u. T m l p mái ñư c gia công t ñá di p th ch sét b ng cách tách và c t các phi n ñá theo hình d ng và kích thư c qui ñ nh. Thông thư ng t m l p hình ch nh t kích thư c t 250 x 150 ñ n 600 x 300 mm . chi u dày t m tuỳ theo chi u dày phi n ñá có s n (4 – 10mm). ñây là v t li u l p b n và ñ p . 3.2.3 – V t li u d ng h t r i r c : Cát s i thiên nhiên là nh ng tr m tích cơ h c d ng h t r i r c thư ng n m bên lòng su i, sông, h và bãi bi n. Có th khai thác d ng v t li u này b ng các phương pháp th công hay cơ gi i r i sàng phân lo i theo ñ l n h t và cung c p cho nh ng nơi s d ng. Bên c nh vi c s d ng cát s i làm c t li u cho bê tông và v a còn ph i c n m t kh i lư ng r t l n cát cho vi c san l p và làm l p ñ m cho n n móng công trình. Ngoài ra m t lư ng cát không nh v i ch t lư ng thích h p còn ñư c dùng làm nguyên li u ñ s n xu t v t li u xây d ng như kính, g ch silicat. V t li u d ng h t r i r c nhân t o ñư c s n xu t b ng cách xoay, nghi n các lo i ñá g c r i sau ñó sàng phân lo i theo c h t. Tuỳ theo ñư ng kính c a c h t và h n h p có tên g i khác nhau thí d : ñá dăm có c h t t 5-70 mm, cát nghi n có c h t t 0,14-5 mm (n u hàm lư ng h t thô chi m t l l n thì h n h p l i có tên g i là m t) và b t ñá có kích thư c ch y u < 0,14 mm. Tuỳ theo yêu c u s d ng c th mà ñá g c ñư c ch n cho phù h p, thí d như: ñ ch t o v t li u r i r c cho làm ñư ng ph i c n ñá g c có cư ng ñ cao, kh năng ch ng mài mòn l n có h s m m Km > 0,75; s n xu t c t li u cho bê tông nh l i c n ñá g c có ñ r ng cao. V t li u d ng h t r i r c nhân t o ñư c dùng làm c t li u s n xu t các lo i v a, bê tông xi măng, bê tông átphan, ñá granito… Ngoài nó cũng ñư c dùng ñ làm b t m u hay ch t ñ n trong s n xu t v t li u sơn hay v t li u xây d ng trên cơ s polime. 3.3. B o v v t li u ñá thiên nhiên Trong quá trình s d ng, v t li u ñá nhân t o thư ng b các y u t c a môi trư ng phá hu d n d n. Quá trình này ñư c g i là quá trình phong hoá. Có nhi u y u t gây nên phong hoá ñ i v i v t li u ñá. Trư c h t ph i k ñ n s xâm nh p c a nư c vào các k n t và lôc r ng c a ñá, ñ c bi t là khi nư c có hoà tan khí CO2 hay các hoá ch t có thê d dàng hoà tan hay gây ăn 40
  14. mòn các thành ph n c a ñá. S thay ñ i nhi t ñ môi trư ng ñáng k cũng là nguyên nhân gây ra nh ng r n n t nh trên b m t ñá, kh i ñ u cho nh ng phá ho i ti p sau. Ngoài ra cũng ph i k ñ n s phá ho i c a các th c v t s ng bám trên ñá. Tuy nhiên, trong các y u t v a nêu c n ph i th y nư c v n là y u t nguy h i nh t. ð b o v v t li u ñá thiên nhiên vi c quan tr ng hơn c là chóng l i s xâm nh p c a nư c vào trong các l r ng c a ñá b ng các bi n pháp k t cáu và các bi n pháp hoá h c. Các bi n pháp k t c u ñ u nh m làm cho nư c thoát nhanh trên b m t, tránh s tích t c a nư c mưa hay hơi m trên ñó. B i v y thư ng s d ng ñá có b m t ñư c mài nh n và ñánh bóng k t h p v i vi c thi t k và thi công t o góc nghiêng thoát nư c mưa thích h p ñ tránh t nư c. Các bi n pháp hoá h c thư ng theo m t nguyên t c chung là t m lên b m t m t dung d ch hoá ch t có kh năng tác d ng hoá h c v i khoáng v t c a ñá ñ t o m t ch t không tan b kín các l r ng và khe n t trên b m t ñá ngăn c n s xâm nh p c a nư c. Thí d : v i ñá giàu khoáng v t canxit CaCO3 có th dùng mu i c a axit flosilicic ñ florua hoá b m t ñá theo ph n ng hoá h c sau: 2CaCO3 + MgSiF6 = 2CaF2 + SiO2 + MgF2 + 2CO2 Các ch t CaF2, MgF2 và SiO2 không tan trong nư c s b t kín l r ng và khe n t nh làm nâng cao ñ ñ c c a b m t ñá. V i các lo i ñá có l r ng trên b m t l n hay hàm lư ng khoáng canxit CaCO3 th p, trư c khi t m mu i c a axit flosilicic lên b m t, ph i t m dung d ch clorua canxi CaCl2 r i s y khô, sau ñó l i t m dung d ch cacbonat natri (sô ña) Na2CO3. Khi này ph n ng t o thành cacbonat canxi s s y ra theo phương trình: CaCl2 + NaCO3 = CaCO3 + 2NaCl Sau ñó m i clorua hoá b m t ñá như ñã trình bày trên ñ làm ñ c b m t ñá. ð b o v v t li u p b ng ñá, có th t m b m t b ng th y tinh l ng và clorua canxi. Do tác d ng tương h c a hai ch t này, h p ch t không tan t o thành sau ph n ng s l p ñ y l r ng trên b m t ñá. V i m t s lo i ñá r ng, có th t m b m t nó b ng d u vô cơ, d u sơn hay sơn trong ñ nâng cao kh năng làm vi c. Tuy nhiên bi n pháp này s làm m t m u và m t v ñ p t nhiên c a ñá. G n ñây còn s d ng các dung d ch trong nư c hay trong dung môi h u cơ bay hơi c a các h p ch t silic h u cơ có tính k nư c như: poliêtyn 41
  15. hydroxiloxan, mêtynsilicônat natri, êtynsilicônat natri…ð làm ñ c b m t v t li u ñá thiên nhiên. CÁC CÂU H I ÔN T P 1. Các lo i ñá thiên nhiên? 2. Các lo i 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 d ng r t ña d ng v ch ng lo i và tính ch t. B i v y có th phân lo i v t li u g m xây d ng theo nhi u cách khác nhau dư i ñây: Theo công d ng, có th chia v t li u g m xây d ng ra các lo i: v t li u xây d ng tư ng (các lo i g ch ñ c, g ch r ng, g ch x p, t m tư ng g ch rung…); v t li u l p (các lo i ngói); v t li u lát n n (các lo i g ch lát không men, g ch lá d a, g ch lá nem, t m lát tráng men…); v t li u p (các lo i t m p tư ng…); s n ph m k thu t v sinh (ch u r a, b xí, b n t m, các lo i ng thoát nư c…); c t li u r ng nhân t o (s i, cát kêramzit…) và các s n ph m có công d ng ñ c bi t (v t li u cách nhi t, v t li u ch u l a, v t li u ch u axit, v t li u ch u ki m…). Theo m c ñ r ng c a s n ph m, v t li u g m ñư c chia làm hai lo i: lo i ñ c, có ñ hút nư c theo kh i lư ng bé hơn 5%; lo i r ng, có ñ hút nư c theo kh i lư ng l n hơn 5%. Theo ñ c trưng c u trúc c a s n ph m (cũng theo phương pháp s n xu t), v t li u g m ñư c chia ra làm hai lo i: g m tinh, có c u trúc h t m n và ñòi h i công ngh s n xu t ph c t p hơn; g m thô, có c u trúc h t thô và công ngh s n xu t ñơn gi n hơn. Ngoài ra, các s n ph m g m còn ñư c chia ra làm hai lo i: tráng men và không tráng men. 42
  16. V t li u g m xây d ng có nh ng ưu ñi m cơ b n là: nguyên li u chính (ñ t sét) có s n nhi u ñ a phương; s n ph m phong phú, ñáp ng yêu c u s d ng khác nhau và có ñ b n, tu i th cao; công ngh s n xu t ñơn gi n và giá thành h . Tuy nhiên v t li u g m v n có nh ng như c ñi m c n ph i nói t i ñó là: s n ph m giòn, d v , kh i lư ng th tích còn l n; khó cơ giưói hoá xây d ng; t n nhiên li u và gi m di n tích ñ t canh tác. 2. NGUYÊN LI U ð S N XU T Nguyên li u chính ñ s n xu t v t li u g m xây d ng là ñ t sét. Ngoài ra, tuỳ theo tính ch t c a nguyên li u và ñ c ñi m c a s n ph m, có th dùng thêm m t s lo i ph gia phù h p và men. 2.1. ð t sét 2.1.1. Ngu n g c và thành ph n ð t sét là lo i ñá tr m tích cơ h c t o thành do s phong hoá các lo i ñá thiên nhiên có ch a nhi u khoáng v t fenspat. K t qu c a quá trình phong hoá khoáng v t fenspat ñã t o nên khoáng v t th sinh là các lo i khoáng alumosilicat ng m nư c (mAl2O3.nSiO2.pH2O) hay còn ñư c g i là khoáng sét, thành ph n cơ b n c a ñ t sét. Tuỳ theo ñi u ki n môi trư ng mà khoáng sét t o thành có th là caolinit: 2SiO2.Al2O3.2H2O (trong môi trư ng axit y u pH=6-7) hay môntmorilonit: 4SiO2.Al2O3.2H2O (trong môi trư ng ki m pH=7,3-10,3). Khoáng kaolinit có kh năng ch u l a t t. ð t sét có ch a kaolinit ñư c g i là ñ t kaolin có màu tr ng. Khoáng v t môntmorilonit có ñ phân tán cao, kh năng h p th và trương ph ng l n, ñ c bi t có ñ d o l n. Vì v y ñ t sét ch a nhi u môntmorilonit ñư c dùng làm ph gia cho ñ t sét kém d o, ph gia ch ng th m nư c. ðôi khi ñ t sét còn ch a khoáng v t haloisit 2SiO2.Al2O3.4H2O có tính ch t trung bình gi a hai lo i khoáng trên. Ngoài ra, trong ñ t sét còn ch a các t p ch t vô cơ và h u cơ như th ch anh, mica, canxit, mênhzit, h p ch t s t…là nh ng khoáng v t có trong ñá g c và k c các t p ch t h u cơ khác. Các t p ch t này không làm cho ñ t sét có nhi u màu s c khác nhau mà còn nh hư ng ñ n tính ch t công ngh c a ñ t sét và ch t lư ng c a s n ph m. Thí d : cát th ch anh làm gi m ñ d o c a ñ t sét, t p ch t s t h nhi t ñ dung k t và làm s n ph m có màu ñ … V phương di n thành ph n h t, ñ t sét là d ng tr m tích cơ h c h t m n. Tuy nhiên ngoài nhóm h t sét có ñư ng kính d < 0,005 mm, trong ñ t sét còn có ch a nhóm h t b i ñư 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
  17. 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 30-60%, ñ t sét pha 10-20%, ñ t cát 5-10% và cát có hàm lư ng sét bé hơn 5%. ð s n xu t v t li u g m xây d ng ch dùng ñ t sét n ng, ñ t sét và ñ t sét pha. Riêng ñ t sét dùng cho sane xu t ñ g m s v sinh cao c p và g ch p lát c n ph i có nh ng yêu c u riêng. 2.1.2 . Tính ch t c a ñ t sét . Các tính ch t liên quan ñ n công ngh s n xu t v t li u g m xây d ng c a ñ t sét là: tính d o, ñ co và s bi n ñ i hoá lý khi nung. Tính d o là m t ñ c trưng công ngh r t quan tr ng c a ñ t sét tr ng thái m. Chính tính d o này cho phép t o ra các s n ph m có hình d ng c n thi t khác nhau. ð d o c a ñ t sét ph thu c vào thành ph n khoáng, thành ph n h t, lư ng t p ch t và ñ m. Thông thư ng khi hàm lư ng h t sét càng cao thì ñ d o càng l n song ñ ng th i ñ co cũng càng nhi u. ð d o c a ñ t sét ñư c xác ñ nh b ng nhi u phương pháp khác nhau. Sau ñây là m t phương pháp khá ñơn gi n. ðem b t ñ t sét khô tr n v i nư c ñ t o thành v a có ñ s t tiêu chu n (lư ng nư c bi n thiên trong kho ng t 17-30% so v i kh i lư ng b t ñ t sét. Dùng ñ t sét này vê thành nh ng viên bi tròn có ñư ng kính 46 mm, l n lư t nén t ng viên bi v i các l c tăng d n 5kN, 7,5kN, 10kN,… viên sau ch u nén l n hơn viên trư c 2,5kN) cho ñ n khi phát hi n viên bi ñ u tiên có v t n t xu t hi n. ð d o d o c a ñ 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=25-36 kN.cm ð t sét d o cao K> 36 kN.cm ð t sét ñ làm g ch thư ng có K=30-35 kN.cm ð d o c a ñ t sét ñư c ñánh giá b ng lư ng nư c yêu c u (Nyc) tính b ng t l ph n trăm so v i kh i lư ng ñ t sét khô ñ nhào tr n thành h n h p có ñ d o tiêu chu n và ñ co trong không khí c a chính h n h p này. Căn c vào lwongj nư c yêu c u Nyc và ñ co c a h n h p, ñ t sét ñwocj phân lo i theo ñ d o như sau: 44
  18. ð t sét có ñ d o cao khi Nyc> 28% và ñ co 10-15% ð t sét có ñ d o trung bình Nyc= 20- 28% và ñ co 7-10% 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 t s ph n trăm so v i kích thư c s n ph m ngay sau khi t o hình. Nguyên nhân hi n tư ng co c a ñ t sét khi s y là do s m t nư c trong các ng mao qu n làm cho các h t ñ t xích l i g n nhau. K t qu là ñ t sét b co và kích thư c ban ñ u c a s n ph m b gi m. ð co trong quá trình s y c a các lo i ñ t sét kho ng 3-12%. ð t sét càng d o thì ñ co khi s y càng l n. ð co khi nung ñư c t o ra là do trong quá trình nung ñ t sét nhi t ñ cao (nhi t ñ k t kh i), m t s thành ph n d ch y trong ñ t sét ch y l ng ra làm cho các h t ñ t sét t i ch ñó có xu hư ng xích l i g n nhau. ð co khi nung thư ng vào kho ng 1-4%. ð co toàn ph n khi s y và nung c a các lo i ñ t sét thư ng dao ñ ng trong kho ng t 5 - 8 %. Hi n tư ng co c a ñ t sét không ch làm thay ñ i hình dáng, kích thư c c a thành ph m mà có th gây ra cong vênh, n t tách. B i th c n chú ý t i ñ cong toàn ph n ñ tr hao kích thư c khi t o hình s n ph m, ñ ng th i ph i nghiên c u ch ñ s y và nung thích h p ñ ñ m b o ch t lư ng s n ph m. S bi n ñ i lý hoá khi nung là nh ng quá trình lý hoá ph c t p x y ra khi nung ñ t sét, t o thành nh ng khoáng v t m i làm thay ñ i thành ph n, c u trúc và tính ch t c a v t li u g m so v i nguyên li u ban ñ u. Cùng v i s tăng d n c a nhi t ñ , quá trình bi n ñ i lý hoá c a ñ t sét s x y ra l n lư t như sau: T khi b t d u nung nhi t ñ thư ng ñ n kho ng trên 1000C, nư c t do s bay hơi và ñ t sét b co. Khi nhi t ñ lên t i 200 - 4500C, nư c liên k t v t lý s bay hơi và ñ t sét b co ñáng k , ñ ng th i kho ng nhi t ñ này t p ch t h u cơ cháy h t s ñ l i nh ng l r ng nh trong ñ t sét. Lên ñ n kho ng nhi t ñ t 450 - 6500C, nư c liên k t hoá h c s bay hơi làm khoáng kaolinit Al2O3.2SiO2.2H2O s chuy n thành mêtakaolinit Al2O3.2SiO2 theo phương trình: Al2O3.2SiO2.2H2O → Al2O3.2SiO2 + 2H2O Khi nhi t ñ tăng lên trong kho ng 650 - 9000C mêtakaolinit phân hu thành các oxyt riêng bi t: 45
  19. Al2O3.2SiO2 → Al2O3 + 2SiO2 M ng lư i tinh th c a khoáng mêtakaolinit hoàn toàn b phá hu . nhi t ñ kho ng 9500C b t ñ u có s tái h p gi a Al2O3 v i SiO2 ñ hình thành khoáng v t m i silimanit Al2O3.SiO2: Al2O3 + SiO2 →Al2O3.2SiO2 ñ ng th i các t p ch t cacbonat cũng b phân hu : CaCO3 → CaO + CO2 Kho ng nhi t ñ 1000 - 12000C giai ño n ch y u cho s t o khoáng silimanit. Ch ñ n cu i kho ng nhi t ñ này m i b t ñ u hình thành khoáng v t mulit Al2O3.2SiO2 (là khoáng v t có cư ng ñ cao và b n nhi t) do khoáng silimanit chuy n hoá thành: 3(Al2O3.2SiO2 ) → 3Al2O3.2SiO2 + SiO2 N u nhi t ñ ti p t c tăng, m t b ph n c a ñ t sét s ch y l ng, lúc này quá trình k t kh i b t ñ u x y ra. Ph n ch y l ng s l p ñ y các l r ng làm cho s n ph m ch c ñ c hơn. Khi nhi t ñ càng tăng lên, s chuy n hoá salimanit thành mulit càng m nh mà s n ph m g m cũng có nhi u khoáng mulit thì ch t lư ng càng cao. S chuy n hoá hoàn toàn thành khoáng mulit s k t thúc kho ng nhi t ñ 1380 – 1420oC. Tuy nhiên nhi t ñ tăng lên càng cao, ñ t sét càng ch y l ng nhi u làm cho s n ph m b bi n d ng. B i v y trong quá trình nung s n ph m g m ph i chú ý ñ n kho ng nhi t ñ k t kh i ∆T ñ ñ m b o ch t lư ng s n ph m. Kho ng nhi t ñ k t kh i ∆T ñư c tính b ng công th c : ∆T = Tk – Tb , ( 0C ) ; trong ñó : Tb – Nhi t ñ b t ñ u k tk h i, là nhi t ñ m t b ph n ñ t sét b t ñ u ch y l ng , oC ; Tk – Nhi t ñ k t thúc k t kh i, là nhi t ñ cao nh t mà m t b ph n l n ñ t sét ñã ch y l ng nhưng s n ph m v n còn chưa b m t hình d ng ban ñ u , oC . Nói chung ñ t sét có kho ng nhi t ñ k t kh i ∆T càng r ng thì vi c s n xu t v t li u g m xây d ng càng thu n l i . 2.2. Các lo i ph gia : Ph gia g y ñư c s d ng ñ tr n vào ñ t sét khi ñ d o c a ñ t quá cao nh m làm gi m ñ co khi s y và nung ñ ñ m b o ch t lư ng s n ph m. Nh ng lo i ph gia g y thông d ng là các lo i tro x nhiên li u, cát m n, b t g ch, b t sét nung non(th c ch t là g cg ñ t sét nung non b lo i). 46
  20. Ph gia tăng d o thư ng là các lo i ñ t sét tinh khi t có hàm lư ng khoáng sét d o cao ñ tr n thêm vào ñ t sét kém d o nh m làm cho quá trình t o hình s n ph m thu n l i hơn và cũng ñ cho ch t lư ng s n ph m ñư c nâng cao lên . Ph gia cháy (hay ph gia thiêu k t) là nh ng th ph m có ngu n g c h u cơ như mùn cưa, phôi bào, b t than… ñư c tr n thêm vào ñ t sét v i m c ñích tăng cư ng ñ r ng c a s n ph m khi các ph gia này cháy trong quá trình nung. Ph gia h nhi t ñ nung (hay ch t tr dung) là nh ng ch t có ch a các khoáng v t có nhi t ñ nóng ch y th p như fenspat, ñôlômit, syênit… ñư c d a vào ñ t sét ñ c i thi n quá trình gia công nhi t s n ph m. Ph gia h nhi t ñ nung có tác d ng h th p nhi t ñ k t kh i, làm tăng ñ ñ c c a s n ph m và gi m chi phí nhiên li u. 2.3. Men M t s lo i v t li u g m xây d ng cao c p như t m p lát, thi t b k thu t v sinh… ñòi h i ph i có l p men ph lên b m t c a s n ph m. L p men có tác d ng b o v s n ph m ch ng l i s phá ho i c a môi trư ng tăng cư ng tính ch ng th m, v ñ p và v sinh cho s n ph m và cho công trình. 3. CÔNG NGH S N XU T V T LI U VÀ S N PH M G M XÂY D NG M c dù v t li u và s n ph m g m xây d ng r t phong phú v ch ng lo i, ña d ng v tính năng, công d ng và hình d ng, kích thư c, song công ngh s n xu t chúng ñ u g m nh ng công ño n ch y u sau: khai thác nguyên li u, chu n b ph i li u, t o hình s n ph m m c, s y và nung. Khai thác nguyên li u thư ng th c hi n b ng cơ gi i (dùng máy i hay máy ñào) ho c b ng th công. Trư c khi khai thác c n ph i bóc b l p ñ t m t có nhi u s i ñá và ch t h u cơ. M ñ t sét nên g n nơi s n xu t ñ gi m chi phí v n chuy n. Sau khi khai thác ñ t ñư c v n chuy n b ng các phương ti n v bãi ch a nguyên li u c a nhà máy. T i ñây ñ t sét ñư c ñánh thành ñ ng l n v a ñ cho ñ m ñ ng ñ u và v a ñ d tr cho quá trình s n xu t liên t c. Chu n b ph i li u là công ño n gia công nh m t o ra ph i li u ñ ng ñ u v thành ph n và ñ m. Trong quá trình này c u trúc c a ñ t sét b phá v , các thành ph n t p ch t có h i b lo i b và b xung thêm các ph gia c n thi t. Tuỳ thu c vào phương pháp t o hình s n ph m mà mà ph i li u có th ñư c chu n b theo ba phương pháp khác nhau: khô, d o và ư t. 47
Đồng bộ tài khoản