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

Chia sẻ: kemoc7

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

Bạn đang xem 10 trang mẫu tài liệu này, vui lòng download file gốc để xem toàn bộ.

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
Theo dõi chúng tôi
Đồng bộ tài khoản