Luận văn tính chất cơ bản của vật liệu xây dựng

6,262
696
76
Biến dng m
Khi độ m thay đổi thì th tích và kích thước ca vt liu rng hu cơ hoc
vô cơ cũng thay đổi: b co khi sy khô và trương n khi hút nước.
Trong thc tế điu kin khô m thay đổi thường xuyên, biến dng co n
lp đi lp li s làm phát sinh vết nt và dn đến phá hoi vt liu.
Nhng loi vt liu có độ rng cao (g, bê tông nh), sđộ co ln :
Dng vt liu Độ co, mm/m
G (ngang th) 30-100
Va xây dng 0,5-1
Gch đất sét 0,03-0,1
Bê tông nng 0,3-0,7
Đá granit 0,02-0,06
1.2.4. Các tính cht ca vt liu liên quan đến nhit
Tính dn nhit
Tính dn nhit ca vt liu là tính cht để cho nhit truyn qua t phía có
nhit độ cao sang phía có nhit độ thp.
Khi chế độ truyn nhit n định và vt liu có dng tm phng thì nhit
lượng truyn qua tm vt liu được xác định theo công thc:
(
)
Kca
l
,τ.
δ
ttFλ
Q
21
=
.
Trong đó : F : Din tích b mt ca tm vt liu, m
2
.
δ : Chiu dày ca tm vt liu, m.
t
1
, t
2
: Nhit độ hai b mt ca tm vt liu,
0
C.
τ : Thi gian nhit truyn qua, h.
λ : H s dn nhit , Kcal/m .
0
C.h .
Khi F = 1m
2
; δ = 1m; t
1
- t
2
= 1
o
C; τ = 1h thì λ = Q .
Vy h s dn nhit là nhit lượng truyn qua mt tm vt liu dày1m có
din tích 1m
2
trong mt gi khi độ chênh lch nhit độ gia hai mt đối din
là 1
o
C.
H s dn nhit ca vt liu ph thuc vào nhiu yếu t : Loi vt liu, độ
rng và tính cht ca l rng, độ m, nhit độ bình quân gia hai b mt vt
liu.
Do độ dn nhit ca không khí rt bé (λ = 0,02 Kcal/m.°C.h) so vi độ dn
nhit ca vt rn vì vy khi độ rng cao, l rng kín và cách nhau thì h s dn
nhit thp hay kh năng cách nhit ca vt liu tt. Khi khi lượng th tích ca
vt liu càng ln thì dn nhit càng tt. Trong điu kin độ m ca vt liu là
5÷7%, có th dùng công thc ca V.P.Necraxov để xác định h s dn nhit ca
vt liu.
14,0ρ22,00196,0λ
2
v
+=
Trong đó:
ρ
v
là khi lượng th tích ca vt liu, T/m
3
.
12
Biến dạng ẩm Khi độ ẩm thay đổi thì thể tích và kích thước của vật liệu rỗng hữu cơ hoặc vô cơ cũng thay đổi: bị co khi sấy khô và trương nở khi hút nước. Trong thực tế ở điều kiện khô ẩm thay đổi thường xuyên, biến dạng co nở lặp đi lặp lại sẽ làm phát sinh vết nứt và dẫn đến phá hoại vật liệu. Những loại vật liệu có độ rỗng cao (gỗ, bê tông nhẹ), sẽ có độ co lớn : Dạng vật liệu Độ co, mm/m Gỗ (ngang thớ) 30-100 Vữa xây dựng 0,5-1 Gạch đất sét 0,03-0,1 Bê tông nặng 0,3-0,7 Đá granit 0,02-0,06 1.2.4. Các tính chất của vật liệu liên quan đến nhiệt Tính dẫn nhiệt Tính dẫn nhiệt của vật liệu là tính chất để cho nhiệt truyền qua từ phía có nhiệt độ cao sang phía có nhiệt độ thấp. Khi chế độ truyền nhiệt ổn định và vật liệu có dạng tấm phẳng thì nhiệt lượng truyền qua tấm vật liệu được xác định theo công thức: ( ) Kca l ,τ. δ ttFλ Q 21 −⋅ = . Trong đó : F : Diện tích bề mặt của tấm vật liệu, m 2 . δ : Chiều dày của tấm vật liệu, m. t 1 , t 2 : Nhiệt độ ở hai bề mặt của tấm vật liệu, 0 C. τ : Thời gian nhiệt truyền qua, h. λ : Hệ số dẫn nhiệt , Kcal/m . 0 C.h . Khi F = 1m 2 ; δ = 1m; t 1 - t 2 = 1 o C; τ = 1h thì λ = Q . Vậy hệ số dẫn nhiệt là nhiệt lượng truyền qua một tấm vật liệu dày1m có diện tích 1m 2 trong một giờ khi độ chênh lệch nhiệt độ giữa hai mặt đối diện là 1 o C. Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu phụ thuộc vào nhiều yếu tố : Loại vật liệu, độ rỗng và tính chất của lỗ rỗng, độ ẩm, nhiệt độ bình quân giữa hai bề mặt vật liệu. Do độ dẫn nhiệt của không khí rất bé (λ = 0,02 Kcal/m.°C.h) so với độ dẫn nhiệt của vật rắn vì vậy khi độ rỗng cao, lỗ rỗng kín và cách nhau thì hệ số dẫn nhiệt thấp hay khả năng cách nhiệt của vật liệu tốt. Khi khối lượng thể tích của vật liệu càng lớn thì dẫn nhiệt càng tốt. Trong điều kiện độ ẩm của vật liệu là 5÷7%, có thể dùng công thức của V.P.Necraxov để xác định hệ số dẫn nhiệt của vật liệu. 14,0ρ22,00196,0λ 2 v −+= Trong đó: ρ v là khối lượng thể tích của vật liệu, T/m 3 . 12
Nếu độ m ca vt liu tăng thì h s dn nhit tăng lên, kh năng cách
nhit ca vt liu kém đi vì nước có λ = 0,5 Kcal/m.°C.h.
Khi nhit độ bình quân gia 2 mt tm vt liu tăng thì độ dn nhit cũng
ln, th hin bng công thc ca Vlaxov: λ
t
= λ
0
(1+0,002 t)
Trong đó :
λ
0
-
h s dn nhit 0°C;
λ
t
- h s dn nhit nhit độ bình quân t.
Nhit độ t thích hp để áp dng công thc trên là trong phm vi dưới
100°C.
Trong thc tế, h s dn nhit được dùng để la chn vt liu cho các kết
cu bao che, tính toán kết cu để bo v các thiết b nhit.
Giá tr h s dn nhit ca mt s loi vt liu thông thường :
Bê tông nng λ = 1,0 - 1,3 Kcal/m.
0
C.h .
Bê tông nh λ = 0,20 - 0,3 Kcal/m.
0
C.h .
G λ = 0,15 - 0,2 Kcal/m.
0
C.h .
Gch đất sét đặc λ = 0,5 - 0,7 Kcal/m.
0
C.h .
Gch đất sét rng λ = 0,3 - 0,4 Kcal/m.
0
C.h .
Thép xây dng λ = 50 Kcal/m.
0
C.h .
Nhit dung và nhit dung riêng
Nhit dung là nhit lượng mà vt liu thu vào khi được đun nóng. Nhit
lượng vt liu thu vào được xác định theo công thc :
Q = C . m. (t
2
- t
1
) , Kcal.
Trong đó:
m : Khi lượng ca vt liu, kg .
t
1
,t
2
: Nhit độ ca vt liu trước và sau khi đun ,
0
C .
C : H s thu nhit (còn gi là nhit dung riêng hay t nhit), Kcal/kg.
0
C.
Khi m = 1kg; t
2
- t
1
= 1
0
C; thì C = Q.
Vy h s thu nhit là nhit lượng cn thiết để đun nóng 1kg vt liu lên
1
0
C.
Kh năng thu nhit ca vt liu ph thuc vào loi vt liu, thành phn ca
vt liu và độ m.
Mi loi vt liu có giá tr h s thu nhit khác nhau. Vt liu vô cơ thường
có h s thu nhit t 0,75 đến 0,92 Kcal/kg.
0
C, ca vt liu g là 0,7 Kcal/kg
.
0
C.
Nước có h s thu nhit ln nht: 1 Kcal/kg.
0
C. Do đó khi độ m ca vt
liu tăng thì h s thu nhit cũng tăng:
0,01W1
C0,01WC
C
nK
W
+
+
=
Trong đó : C
K
, C
w
, C
n
: H s thu nhit ca vt liu khô, vt liu có độ m
W và ca nước.
Khi vt liu là hn hp ca nhiu vt liu thành phn có h s thu nhit C
1
,
C
2
... C
n
và khi lượng tương ng là m
1
, m
2
... m
n
thì h s thu nhit ca vt liu
hn hp này s được tính theo công thc :
13
Nếu độ ẩm của vật liệu tăng thì hệ số dẫn nhiệt tăng lên, khả năng cách nhiệt của vật liệu kém đi vì nước có λ = 0,5 Kcal/m.°C.h. Khi nhiệt độ bình quân giữa 2 mặt tấm vật liệu tăng thì độ dẫn nhiệt cũng lớn, thể hiện bằng công thức của Vlaxov: λ t = λ 0 (1+0,002 t) Trong đó : λ 0 - hệ số dẫn nhiệt ở 0°C; λ t - hệ số dẫn nhiệt ở nhiệt độ bình quân t. Nhiệt độ t thích hợp để áp dụng công thức trên là trong phạm vi dưới 100°C. Trong thực tế, hệ số dẫn nhiệt được dùng để lựa chọn vật liệu cho các kết cấu bao che, tính toán kết cấu để bảo vệ các thiết bị nhiệt. Giá trị hệ số dẫn nhiệt của một số loại vật liệu thông thường : Bê tông nặng λ = 1,0 - 1,3 Kcal/m. 0 C.h . Bê tông nhẹ λ = 0,20 - 0,3 Kcal/m. 0 C.h . Gỗ λ = 0,15 - 0,2 Kcal/m. 0 C.h . Gạch đất sét đặc λ = 0,5 - 0,7 Kcal/m. 0 C.h . Gạch đất sét rỗng λ = 0,3 - 0,4 Kcal/m. 0 C.h . Thép xây dựng λ = 50 Kcal/m. 0 C.h . Nhiệt dung và nhiệt dung riêng Nhiệt dung là nhiệt lượng mà vật liệu thu vào khi được đun nóng. Nhiệt lượng vật liệu thu vào được xác định theo công thức : Q = C . m. (t 2 - t 1 ) , Kcal. Trong đó: m : Khối lượng của vật liệu, kg . t 1 ,t 2 : Nhiệt độ của vật liệu trước và sau khi đun , 0 C . C : Hệ số thu nhiệt (còn gọi là nhiệt dung riêng hay tỷ nhiệt), Kcal/kg. 0 C. Khi m = 1kg; t 2 - t 1 = 1 0 C; thì C = Q. Vậy hệ số thu nhiệt là nhiệt lượng cần thiết để đun nóng 1kg vật liệu lên 1 0 C. Khả năng thu nhiệt của vật liệu phụ thuộc vào loại vật liệu, thành phần của vật liệu và độ ẩm. Mỗi loại vật liệu có giá trị hệ số thu nhiệt khác nhau. Vật liệu vô cơ thường có hệ số thu nhiệt từ 0,75 đến 0,92 Kcal/kg. 0 C, của vật liệu gỗ là 0,7 Kcal/kg . 0 C. Nước có hệ số thu nhiệt lớn nhất: 1 Kcal/kg. 0 C. Do đó khi độ ẩm của vật liệu tăng thì hệ số thu nhiệt cũng tăng: 0,01W1 C0,01WC C nK W + ⋅ + = Trong đó : C K , C w , C n : Hệ số thu nhiệt của vật liệu khô, vật liệu có độ ẩm W và của nước. Khi vật liệu là hỗn hợp của nhiều vật liệu thành phần có hệ số thu nhiệt C 1 , C 2 ... C n và khối lượng tương ứng là m 1 , m 2 ... m n thì hệ số thu nhiệt của vật liệu hỗn hợp này sẽ được tính theo công thức : 13
n21
nn2211
mmm
mCmCmC
C
+++
=
.
H s thu nhit được s dng để tính toán nhit lượng khi gia công nhit
cho vt liu xây dng và la chn vt liu trong các trm nhit .
Tính chng cháy
Là kh năng ca vt liu chu được tác dng ca ngn la trong mt thi
gian nht định.
Da vào kh năng chng cháy, vt liu được chia ra 3 nhóm:
Vt liu không cháy: Là nhng vt liu không cháy và không biến hình khi
nhit độ cao như gch, ngói, bê tông hoc không cháy nhưng biến hình như
thép, hoc b phân hy nhit độ cao như: đá vôi, đá đôlômit.
Vt liu khó cháy: Là nhng vt liu mà bn thân thì cháy được nhưng nh
có lp bo v nên khó cháy, như tm v bào ép có trát va xi măng ngoài.
Vt liu d cháy : Là nhng vt liu có th cháy bùng lên dưới tác dng
ca ngn la hay nhit độ cao, như: tre, g, vt liu cht do.
Tính chu la
Là tính cht ca vt liu chu được tác dng lâu dài ca nhit độ cao mà
không b chy và biến hình. Da vào kh năng chu la chia vt liu thành 3
nhóm.
Vt liu chu la : Chu được nhit độ 1580
0
C trong thi gian lâu dài.
Vt liu khó chy : Chu được nhit độ t 1350 - 1580
0
C trong thi gian
lâu dài.
Vt liu d chy : Chu được nhit độ < 1350
0
C trong thi gian lâu dài.
1.3. Tính cht cơ hc
1.3.1. Tính biến dng ca vt liu
Tính biến dng ca vt liu là tính cht ca nó có th thay đổi hình dáng,
kích thước dưới s tác dng ca ti trng bên ngoài.
Da vào đặc tính biến dng, người ta chia biến dng ra 2 loi: Biến dng
đàn hi và biến dng do.
Biến dng đàn hi
Là tính cht ca vt liu khi chu tác dng ca ngoi lc thì b biến dng
nhưng khi b ngoi lc đi thì hình dng cũ được phc hi.
Biến dng đàn hi thường xy ra khi ti trng tác dng bé và trong thi
gian ngn .
Biến dng đàn hi xy ra khi ngoi lc tác dng lên vt liu chưa vượt quá
lc tương tác gia các cht đim ca nó.
Biến dng do
Là biến dng ca vt liu xy ra khi chu tác dng ca ngoi lc mà sau khi
b ngoi lc đi thì hình dng cũ không được phc hi.
Nguyên nhân ca biến dng do là lc tác dng đã vượt quá lc tương tác
gia các cht đim, phá v cu trúc ca vt liu làm các cht đim có chuyn
dch tương đối do đó biến dng vn còn tn ti khi loi b ngoi lc.
14
n21 nn2211 mmm mCmCmC C +⋅⋅⋅++ + ⋅ ⋅ ⋅ + + = . Hệ số thu nhiệt được sử dụng để tính toán nhiệt lượng khi gia công nhiệt cho vật liệu xây dựng và lựa chọn vật liệu trong các trạm nhiệt . Tính chống cháy Là khả năng của vật liệu chịu được tác dụng của ngọn lửa trong một thời gian nhất định. Dựa vào khả năng chống cháy, vật liệu được chia ra 3 nhóm: Vật liệu không cháy: Là những vật liệu không cháy và không biến hình khi ở nhiệt độ cao như gạch, ngói, bê tông hoặc không cháy nhưng biến hình như thép, hoặc bị phân hủy ở nhiệt độ cao như: đá vôi, đá đôlômit. Vật liệu khó cháy: Là những vật liệu mà bản thân thì cháy được nhưng nhờ có lớp bảo vệ nên khó cháy, như tấm vỏ bào ép có trát vữa xi măng ở ngoài. Vật liệu dễ cháy : Là những vật liệu có thể cháy bùng lên dưới tác dụng của ngọn lửa hay nhiệt độ cao, như: tre, gỗ, vật liệu chất dẻo. Tính chịu lửa Là tính chất của vật liệu chịu được tác dụng lâu dài của nhiệt độ cao mà không bị chảy và biến hình. Dựa vào khả năng chịu lửa chia vật liệu thành 3 nhóm. Vật liệu chịu lửa : Chịu được nhiệt độ ≥ 1580 0 C trong thời gian lâu dài. Vật liệu khó chảy : Chịu được nhiệt độ từ 1350 - 1580 0 C trong thời gian lâu dài. Vật liệu dễ chảy : Chịu được nhiệt độ < 1350 0 C trong thời gian lâu dài. 1.3. Tính chất cơ học 1.3.1. Tính biến dạng của vật liệu Tính biến dạng của vật liệu là tính chất của nó có thể thay đổi hình dáng, kích thước dưới sự tác dụng của tải trọng bên ngoài. Dựa vào đặc tính biến dạng, người ta chia biến dạng ra 2 loại: Biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo. Biến dạng đàn hồi Là tính chất của vật liệu khi chịu tác dụng của ngoại lực thì bị biến dạng nhưng khi bỏ ngoại lực đi thì hình dạng cũ được phục hồi. Biến dạng đàn hồi thường xảy ra khi tải trọng tác dụng bé và trong thời gian ngắn . Biến dạng đàn hồi xảy ra khi ngoại lực tác dụng lên vật liệu chưa vượt quá lực tương tác giữa các chất điểm của nó. Biến dạng dẻo Là biến dạng của vật liệu xảy ra khi chịu tác dụng của ngoại lực mà sau khi bỏ ngoại lực đi thì hình dạng cũ không được phục hồi. Nguyên nhân của biến dạng dẻo là lực tác dụng đã vượt quá lực tương tác giữa các chất điểm, phá vỡ cấu trúc của vật liệu làm các chất điểm có chuyển dịch tương đối do đó biến dạng vẫn còn tồn tại khi loại bỏ ngoại lực. 14
Da vào quan h gia ng sut và biến dng người ta chia vt liu ra loi
do, loi giòn và loi đàn hi (hình 1 - 2).
Vt liu do là vt liu trước khi phá hoi có hin tượng biến hình do rõ
rt (thép), còn vt liu giòn trước khi phá hoi không có hin tượng biến hình
do rõ rt (bê tông).
Hình 1 - 2: Sơ đồ biến dng:
a) Thép; b) Bêtông; c) Cht đàn hi
Tính do và tính giòn ca vt liu biến đổi tu thuc vào nhit độ, lượng
ngm nước, tc độ tăng lc v.v... Ví d: bitum khi tăng lc nén nhanh hay nén
nhit độ thp là vt liu có tính giòn, khi tăng lc t t hay nén nhit độ cao là
vt liu do. Đất sét khi khô là vt liu giòn, khi m là vt liu do.
Tính giòn
Là tính cht ca vt liu khi chu tác dng ca ngoi lc ti mc nào đó thì
b phá hoi mà trước khi xy ra s phá hoi thì hu như không có hin tượng
biến dng do. Ví d : Khi tác dng 1 lc ln vào khong gia ca viên ngói đặt
trên 2 gi ta thì viên ngói s b gãy mà không có hin tượng cong trước khi
gãy.
1.3.2. Cường độ chu lc
Khái nim chung
Cường độ là kh năng ca vt liu chng li s phá hoi ca ng sut xut
hin trong vt liu do ngoi lc hoc điu kin môi trường.
Cường độ ca vt liu ph thuc vào nhiu yếu t: Thành phn cu trúc,
phương pháp thí nghim, điu kin môi trường, hình dáng kích thước mu v.v...
Do đó để so sánh kh năng chu lc ca vt liu ta phi tiến hành thí nghim
trong điu kin tiêu chun. Khi đó da vào cường độ gii hn để định ra mác
ca vt liu xây dng.
Mác ca vt liu (theo cường độ) là gii hn kh năng chu lc ca vt liu
được thí nghim trong điu kin tiêu chun như: kích thước mu, cách chế to
mu, phương pháp và thi gian bo dưỡng trước khi th .
Phương pháp xác định
Có hai phương pháp xác định cường độ ca vt liu: Phương pháp phá hoi
và phương pháp không phá hoi.
Phương pháp phá hoi: Cường độ ca vt liu được xác định bng cách
cho ngoi lc tác dng vào mu có kích thước tiêu chun (tùy thuc vào tng
loi vt liu) cho đến khi mu b phá hoi ri tính theo công thc.
15
Dựa vào quan hệ giữa ứng suất và biến dạng người ta chia vật liệu ra loại dẻo, loại giòn và loại đàn hồi (hình 1 - 2). Vật liệu dẻo là vật liệu trước khi phá hoại có hiện tượng biến hình dẻo rõ rệt (thép), còn vật liệu giòn trước khi phá hoại không có hiện tượng biến hình dẻo rõ rệt (bê tông). Hình 1 - 2: Sơ đồ biến dạng: a) Thép; b) Bêtông; c) Chất đàn hồi Tính dẻo và tính giòn của vật liệu biến đổi tuỳ thuộc vào nhiệt độ, lượng ngậm nước, tốc độ tăng lực v.v... Ví dụ: bitum khi tăng lực nén nhanh hay nén ở nhiệt độ thấp là vật liệu có tính giòn, khi tăng lực từ từ hay nén ở nhiệt độ cao là vật liệu dẻo. Đất sét khi khô là vật liệu giòn, khi ẩm là vật liệu dẻo. Tính giòn Là tính chất của vật liệu khi chịu tác dụng của ngoại lực tới mức nào đó thì bị phá hoại mà trước khi xảy ra sự phá hoại thì hầu như không có hiện tượng biến dạng dẻo. Ví dụ : Khi tác dụng 1 lực lớn vào khoảng giữa của viên ngói đặt trên 2 gối tựa thì viên ngói sẽ bị gãy mà không có hiện tượng cong trước khi gãy. 1.3.2. Cường độ chịu lực Khái niệm chung Cường độ là khả năng của vật liệu chống lại sự phá hoại của ứng suất xuất hiện trong vật liệu do ngoại lực hoặc điều kiện môi trường. Cường độ của vật liệu phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Thành phần cấu trúc, phương pháp thí nghiệm, điều kiện môi trường, hình dáng kích thước mẫu v.v... Do đó để so sánh khả năng chịu lực của vật liệu ta phải tiến hành thí nghiệm trong điều kiện tiêu chuẩn. Khi đó dựa vào cường độ giới hạn để định ra mác của vật liệu xây dựng. Mác của vật liệu (theo cường độ) là giới hạn khả năng chịu lực của vật liệu được thí nghiệm trong điều kiện tiêu chuẩn như: kích thước mẫu, cách chế tạo mẫu, phương pháp và thời gian bảo dưỡng trước khi thử . Phương pháp xác định Có hai phương pháp xác định cường độ của vật liệu: Phương pháp phá hoại và phương pháp không phá hoại. Phương pháp phá hoại: Cường độ của vật liệu được xác định bằng cách cho ngoại lực tác dụng vào mẫu có kích thước tiêu chuẩn (tùy thuộc vào từng loại vật liệu) cho đến khi mẫu bị phá hoại rồi tính theo công thức. 15
Hình dng, kích thước mu và công thc tính khi xác định cường độ chu
lc ca mt s loi vt liu được mô t trong bng 1-2.
Bng 1-2
Hình dng mu Công thc Tiêu chun
Kích thước mu
(mm)
Cường độ nén
Bê tông
TCVN 3118 : 1993
a = 100, 150,
200, 300
Va
TCVN 3121 : 1979
a = 70,7
2
n
a
P
R =
Đá thiên nhiên
TCVN 1772 : 1987
a = 40 ÷ 50
Bê tông
TCVN 3118 : 1993
d × h = 71,4 × 143
=100 × 200
= 150 × 300
= 200 × 400
2
n
d
P4
R
π
=
Đá thiên nhiên
TCVN 1772 : 1987
d × h = (40 ÷ 50)
× (40 ÷ 110)
2
n
a
R
R =
G
TCVN 363 : 1970
a × h = 20 × 30
b
a
P
R
n
×
=
Gch
TCVN 6355-1 : 1998
Cường độ un
Xi măng
TCVN 6016 : 1995
40 × 40 × 160
2
u
b
h2
Pl3
R =
Gch đặc
TCVN 6355-2 : 1998
220 × 105 × 60
Bê tông
TCVN 3119 : 1993
150 × 150 ×600
2
u
b
h
Pl
R
=
G TCVN 365: 1970
20 × 20 × 300
Cường độ kéo
b
a
p
R
K
×
=
G TCVN 364 : 1970
a × b = 4 × 20
l = 35
2
K
d
P4
R
π
=
Thép
TCVN 197 : 1985
16
Hình dạng, kích thước mẫu và công thức tính khi xác định cường độ chịu lực của một số loại vật liệu được mô tả trong bảng 1-2. Bảng 1-2 Hình dạng mẫu Công thức Tiêu chuẩn Kích thước mẫu (mm) Cường độ nén Bê tông TCVN 3118 : 1993 a = 100, 150, 200, 300 Vữa TCVN 3121 : 1979 a = 70,7 2 n a P R = Đá thiên nhiên TCVN 1772 : 1987 a = 40 ÷ 50 Bê tông TCVN 3118 : 1993 d × h = 71,4 × 143 =100 × 200 = 150 × 300 = 200 × 400 2 n d P4 R π = Đá thiên nhiên TCVN 1772 : 1987 d × h = (40 ÷ 50) × (40 ÷ 110) 2 n a R R = Gỗ TCVN 363 : 1970 a × h = 20 × 30 b a P R n × = Gạch TCVN 6355-1 : 1998 Cường độ uốn Xi măng TCVN 6016 : 1995 40 × 40 × 160 2 u b h2 Pl3 R = Gạch đặc TCVN 6355-2 : 1998 220 × 105 × 60 Bê tông TCVN 3119 : 1993 150 × 150 ×600 2 u b h Pl R = Gỗ TCVN 365: 1970 20 × 20 × 300 Cường độ kéo b a p R K × = Gỗ TCVN 364 : 1970 a × b = 4 × 20 l = 35 2 K d P4 R π = Thép TCVN 197 : 1985 16
Vì vt liu có cu to không đồng nht nên cường độ ca nó được xác định
bng cường độ trung bình ca mt nhóm mu ( thường không ít hơn 3 mu) .
Hình dng, kích thước, trng thái b mt mu có nh hưởng ln đến kết
qu thí nghim, vì vy các mu thí nghim phi được chế to và gia công đúng
theo tiêu chun qui định. Tc độ tăng ti cũng có nh hưởng đến cường độ mu,
nếu tc độ tăng ti nhanh hơn tiêu chun thì kết qu thí nghim s tăng lên vì
biến dng do không tăng kp vi s tăng ti trng.
Phương pháp không phá hoi : Là phương pháp cho ta xác định được
cường độ ca vt liu mà không cn phi phá hoi mu. Phương pháp này rt
tin li cho vic xác định cường độ cu kin hoc cường độ kết cu trong công
trình. Trong các phương pháp không phá hoi, phương pháp âm hc được dùng
rng rãi nht, cường độ vt liu được đánh giá gián tiếp thông qua tc độ truyn
sóng siêu âm qua nó.
1.3.3. Độ cng
Độ cng ca vt liu là kh năng ca vt liu chng li được s xuyên đâm
ca vt liu khác cng hơn nó.
Độ cng ca vt liu nh hưởng đến mt s tính cht khác ca vt liu, vt
liu càng cng thì kh năng chng c mòn tt nhưng khó gia công và ngược li.
Độ cng ca vt liu thường được xác định bng 1 trong 2 phương pháp sau
đây:
Phương pháp Morh Là phương pháp dùng để xác định độ cng ca các vt
liu dng khoáng, trên cơ s da vào bng thang độ cng Morh bao gm 10
khoáng vt mu được sp xếp theo mc độ cng tăng dn (bng 1-3).
Bng 1 - 3
Ch s độ
cng
Tên khoáng vt mu Đặc đim độ cng
1 Tan ( phn ) - Rch d dàng bng móng tay
2 Thch cao - Rch được bng móng tay
3 Can xit - Rch d dàng bng dao thép
4 Fluorit - Rch bng dao thép khi n nh
5 Apatit - Rch bng dao thép khi n mnh
6
7
Octocla
Thch anh
- Làm xước kính
8
9
10
Tô pa
Corin đo
Kim cương
- Rch được kính theo mc độ tăng
dn
Mun tìm độ cng ca mt loi vt liu dng khoáng nào đó ta đem nhng
khoáng vt chun rch lên vt liu cn th. Độ cng ca vt liu s tương ng
vi độ cng ca khoáng vt mà khoáng vt đứng ngay trước nó không rch được
vt liu, còn khoáng vt đứng ngay sau nó li d dàng rch được vt liu.
Độ cng ca các khoáng vt xếp trong bng ch nêu ra chúng hơn kém
nhau mà thôi, không có ý nghĩa định lượng chính xác.
17
Vì vật liệu có cấu tạo không đồng nhất nên cường độ của nó được xác định bằng cường độ trung bình của một nhóm mẫu ( thường không ít hơn 3 mẫu) . Hình dạng, kích thước, trạng thái bề mặt mẫu có ảnh hưởng lớn đến kết quả thí nghiệm, vì vậy các mẫu thí nghiệm phải được chế tạo và gia công đúng theo tiêu chuẩn qui định. Tốc độ tăng tải cũng có ảnh hưởng đến cường độ mẫu, nếu tốc độ tăng tải nhanh hơn tiêu chuẩn thì kết quả thí nghiệm sẽ tăng lên vì biến dạng dẻo không tăng kịp với sự tăng tải trọng. Phương pháp không phá hoại : Là phương pháp cho ta xác định được cường độ của vật liệu mà không cần phải phá hoại mẫu. Phương pháp này rất tiện lợi cho việc xác định cường độ cấu kiện hoặc cường độ kết cấu trong công trình. Trong các phương pháp không phá hoại, phương pháp âm học được dùng rộng rãi nhất, cường độ vật liệu được đánh giá gián tiếp thông qua tốc độ truyền sóng siêu âm qua nó. 1.3.3. Độ cứng Độ cứng của vật liệu là khả năng của vật liệu chống lại được sự xuyên đâm của vật liệu khác cứng hơn nó. Độ cứng của vật liệu ảnh hưởng đến một số tính chất khác của vật liệu, vật liệu càng cứng thì khả năng chống cọ mòn tốt nhưng khó gia công và ngược lại. Độ cứng của vật liệu thường được xác định bằng 1 trong 2 phương pháp sau đây: Phương pháp Morh Là phương pháp dùng để xác định độ cứng của các vật liệu dạng khoáng, trên cơ sở dựa vào bảng thang độ cứng Morh bao gồm 10 khoáng vật mẫu được sắp xếp theo mức độ cứng tăng dần (bảng 1-3). Bảng 1 - 3 Chỉ số độ cứng Tên khoáng vật mẫu Đặc điểm độ cứng 1 Tan ( phấn ) - Rạch dễ dàng bằng móng tay 2 Thạch cao - Rạch được bằng móng tay 3 Can xit - Rạch dễ dàng bằng dao thép 4 Fluorit - Rạch bằng dao thép khi ấn nhẹ 5 Apatit - Rạch bằng dao thép khi ấn mạnh 6 7 Octocla Thạch anh - Làm xước kính 8 9 10 Tô pa Corin đo Kim cương - Rạch được kính theo mức độ tăng dần Muốn tìm độ cứng của một loại vật liệu dạng khoáng nào đó ta đem những khoáng vật chuẩn rạch lên vật liệu cần thử. Độ cứng của vật liệu sẽ tương ứng với độ cứng của khoáng vật mà khoáng vật đứng ngay trước nó không rạch được vật liệu, còn khoáng vật đứng ngay sau nó lại dễ dàng rạch được vật liệu. Độ cứng của các khoáng vật xếp trong bảng chỉ nêu ra chúng hơn kém nhau mà thôi, không có ý nghĩa định lượng chính xác. 17
Phương pháp Brinen Là phương pháp dùng để xác định độ cng ca vt
liu kim loi, g bê tông v.v... Người ta dùng hòn bi thép có đường kính là D
mm đem n vào vt liu định th vi mt lc P (hình 1- 3) ri da vào độ sâu
ca vết lõm trên vt liu xác định độ cng bng công thc:
2
22
mm/kG
)dDD(Dπ
P2
F
P
HB
==
Hình 1-3: Bi Brinen
Trong đó :
P - Lc ép viên bi vào vt liu thí nghim, kG.
F - Din tích hình chm cu ca vết lõm, mm
2
.
D - Đường kính viên bi thép, mm .
d - Đường kính vết lõm, mm .
1.3.4. Độ mài mòn
Độ mài mòn (M
n
) ph thuc vào độ cng, cường độ và cu to ni b ca
vt liu. Nếu khi lượng ca mu trước khi thí nghim là m
1
, khi lượng ca
mu sau khi cho máy (hình 1-4) quay 1000 vòng trên mâm quay có rc 2,5 lít cát
c ht 0,3-0,6 mm là m
2
và din tích tiết din mài mòn là F thì:
2
21
n
g/cm,
F
mm
M
=
Tính cht này rt quan trng đối vi vt liu làm đường, sàn, cu thang.
Hình 1-4: Máy mài mòn
1. Phu cát thch anh; 2. B phn để kp mu; 3. Đĩa ngang
1.3.5. Độ hao mòn
Độ hao mòn Q(%) đặc trưng cho độ hao ht vt liêu va do c mòn va do
va chm. Độ hao mòn được thí nghim trên máy Đêvan (hình 1.5).
Nếu khi lượng ca hn hp vt liu trước khi thí nghim là m
1
(5kg) và
sau khi thí nghim (cho máy quay 10.000 vòng ri sàng qua sàng 2mm) là m
2
thì:
100(%)
m
mm
Q
1
21
×
=
18
Phương pháp Brinen Là phương pháp dùng để xác định độ cứng của vật liệu kim loại, gỗ bê tông v.v... Người ta dùng hòn bi thép có đường kính là D mm đem ấn vào vật liệu định thử với một lực P (hình 1- 3) rồi dựa vào độ sâu của vết lõm trên vật liệu xác định độ cứng bằng công thức: 2 22 mm/kG )dDD(Dπ P2 −− F P HB == Hình 1-3: Bi Brinen Trong đó : P - Lực ép viên bi vào vật liệu thí nghiệm, kG. F - Diện tích hình chỏm cầu của vết lõm, mm 2 . D - Đường kính viên bi thép, mm . d - Đường kính vết lõm, mm . 1.3.4. Độ mài mòn Độ mài mòn (M n ) phụ thuộc vào độ cứng, cường độ và cấu tạo nội bộ của vật liệu. Nếu khối lượng của mẫu trước khi thí nghiệm là m 1 , khối lượng của mẫu sau khi cho máy (hình 1-4) quay 1000 vòng trên mâm quay có rắc 2,5 lít cát cỡ hạt 0,3-0,6 mm là m 2 và diện tích tiết diện mài mòn là F thì: 2 21 n g/cm, F mm M − = Tính chất này rất quan trọng đối với vật liệu làm đường, sàn, cầu thang. Hình 1-4: Máy mài mòn 1. Phễu cát thạch anh; 2. Bộ phận để kẹp mẫu; 3. Đĩa ngang 1.3.5. Độ hao mòn Độ hao mòn Q(%) đặc trưng cho độ hao hụt vật liêu vừa do cọ mòn vừa do va chạm. Độ hao mòn được thí nghiệm trên máy Đêvan (hình 1.5). Nếu khối lượng của hỗn hợp vật liệu trước khi thí nghiệm là m 1 (5kg) và sau khi thí nghiệm (cho máy quay 10.000 vòng rồi sàng qua sàng 2mm) là m 2 thì: 100(%) m mm Q 1 21 × − = 18
Hình 1-5: Thiết b để xác định độ hao mòn ca vt liu:
1.3.6. H s phm cht
H s phm cht K
PC
(kG/cm
2
) hay còn gi là h s cht lượng kết cu ca
vt liu là mt đại lượng đặc trưng bng t s gia cường độ tiêu chun
(kG/cm
2
) và khi lượng th tích tiêu chun (T/m
3
).
K
PC
là ch tiêu có tính cht tương đối tng quát, vì đối vi vt liu bình
thường khi cường độ cao thì
ρ
v
phi ln, do đó nng n, các tính cht v nhit và
âm kém và K
PC
nh. Còn vt liu mun có K
PC
ln thì nó va phi có kh năng
chu lc tt va phi nh, các tính cht v âm và nhit tt.
Đối vi mt s loi vt liu xây dng có K
PC
như sau: g 100/0,5 =
200kG/cm
2
; thép cường độ cao 10.000/7,85 = 1.270kG/cm
2
; thép thường
3900/7,85= 497kG/cm
2
.
Đối vi vt liu đá nhân to, giá tr K
PC
thường là: bê tông nng 400/2,4 =
167kG/cm
2
; bê tông nh 100/0,8 = 125kG/cm
2
; gch 100/1,8 = 56kG/cm
2
.
19
Hình 1-5: Thiết bị để xác định độ hao mòn của vật liệu: 1.3.6. Hệ số phẩm chất Hệ số phẩm chất K PC (kG/cm 2 ) hay còn gọi là hệ số chất lượng kết cấu của vật liệu là một đại lượng đặc trưng bằng tỷ số giữa cường độ tiêu chuẩn (kG/cm 2 ) và khối lượng thể tích tiêu chuẩn (T/m 3 ). K PC là chỉ tiêu có tính chất tương đối tổng quát, vì đối với vật liệu bình thường khi cường độ cao thì ρ v phải lớn, do đó nặng nề, các tính chất về nhiệt và âm kém và K PC nhỏ. Còn vật liệu muốn có K PC lớn thì nó vừa phải có khả năng chịu lực tốt vừa phải nhẹ, các tính chất về âm và nhiệt tốt. Đối với một số loại vật liệu xây dựng có K PC như sau: gỗ 100/0,5 = 200kG/cm 2 ; thép cường độ cao 10.000/7,85 = 1.270kG/cm 2 ; thép thường 3900/7,85= 497kG/cm 2 . Đối với vật liệu đá nhân tạo, giá trị K PC thường là: bê tông nặng 400/2,4 = 167kG/cm 2 ; bê tông nhẹ 100/0,8 = 125kG/cm 2 ; gạch 100/1,8 = 56kG/cm 2 . 19
CHƯƠNG II
VT LIU ĐÁ THIÊN NHIÊN
2.1. Khái nim và phân loi
2.1.1. Khái nim
Đá thiên nhiên có hu hết khp mi nơi trong v trái đất, đó là nhng
khi khoáng cht cha mt hay nhiu khoáng vt khác nhau. Còn vt liu đá
thiên nhiên thì được chế to t đá thiên nhiên bng cách gia công cơ hc, do đó
tính cht cơ bn ca vt liu đá thiên nhiên ging tính cht ca đá gc.
Vt liu đá thiên nhiên t xa xưa đã được s dng ph biến trong xây dng,
vì nó có cường độ chu nén cao, kh năng trang trí tt, bn vng trong môi
trường, hơn na nó là vt liu địa phương, hu như đâu cũng có do đó giá
thành tương đối thp.
Bên cnh nhng ưu đim cơ bn trên, vt liu đá thiên nhiên cũng có mt
s nhược đim như: khi lượng th tích ln, vic vn chuyn và thi công khó
khăn, ít nguyên khi và độ cng cao nên quá trình gia công phc tp.
2.1.2. Phân loi
Tính cht cơ lý ch yếu cũng như phm vi ng dng ca vt liu đá thiên
nhiên được quyết định bi điu kin hình thành và thành phn khoáng vt ca đá
thiên nhiên.
Căn c vào điu kin hình thành và tình trng địa cht có th chia đá t
nhiên làm ba nhóm: Đá mác ma, đá trm tích và đá biến cht.
Đá mác ma
Đá mác ma là do các khi silicat nóng chy t lòng trái đất xâm nhp lên
phn trên ca v hoc phun ra ngoài mt đất ngui đi to thành. Do v trí và điu
kin ngui ca các khi mác ma khác nhau nên cu to và tính cht ca chúng
cũng khác nhau . Đá mác ma được phân ra hai loi xâm nhp và phún xut.
Đá xâm nhp thì sâu hơn trong v trái đất, chu áp lc ln hơn ca các
lp trên và ngui dn đi mà thành. Do được to thành trong điu kin như vy
nên đá mác ma có đặc tính chung là: cu trúc tinh th ln, đặc chc, cường độ
cao, ít hút nước.
Đá phún xut được to ra do mác ma phun lên trên mt đất, do ngui
nhanh trong điu kin nhit độ và áp sut thp, các khoáng không kp kết tinh
hoc ch kết tinh được mt b phn vi kích thước tinh th bé, chưa hoàn chnh,
còn đa s tn ti dng vô định hình. Trong quá trình ngui lnh các cht khí và
hơi nước không kp thoát ra, để li nhiu l rng làm cho đá nh.
Đá trm tích
Đá trm tích được to thành trong điu kin nhit động hc ca v trái đất
thay đổi. Các loi đất đá khác nhau do s tác động ca các yếu t nhit độ, nước
và các tác dng hóa hc mà b phong hóa v vn. Sau đó chúng được gió và
nước cun đi ri lng đọng li thành tng lp. Dưới áp lc và tri qua các thi
k địa cht chúng được gn kết li bng các cht keo kết thiên nhiên to thành
đá trm tích.
24
CHƯƠNG II VẬT LIỆU ĐÁ THIÊN NHIÊN 2.1. Khái niệm và phân loại 2.1.1. Khái niệm Đá thiên nhiên có hầu hết ở khắp mọi nơi trong vỏ trái đất, đó là những khối khoáng chất chứa một hay nhiều khoáng vật khác nhau. Còn vật liệu đá thiên nhiên thì được chế tạo từ đá thiên nhiên bằng cách gia công cơ học, do đó tính chất cơ bản của vật liệu đá thiên nhiên giống tính chất của đá gốc. Vật liệu đá thiên nhiên từ xa xưa đã được sử dụng phổ biến trong xây dựng, vì nó có cường độ chịu nén cao, khả năng trang trí tốt, bền vững trong môi trường, hơn nữa nó là vật liệu địa phương, hầu như ở đâu cũng có do đó giá thành tương đối thấp. Bên cạnh những ưu điểm cơ bản trên, vật liệu đá thiên nhiên cũng có một số nhược điểm như: khối lượng thể tích lớn, việc vận chuyển và thi công khó khăn, ít nguyên khối và độ cứng cao nên quá trình gia công phức tạp. 2.1.2. Phân loại Tính chất cơ lý chủ yếu cũng như phạm vi ứng dụng của vật liệu đá thiên nhiên được quyết định bởi điều kiện hình thành và thành phần khoáng vật của đá thiên nhiên. Căn cứ vào điều kiện hình thành và tình trạng địa chất có thể chia đá tự nhiên làm ba nhóm: Đá mác ma, đá trầm tích và đá biến chất. Đá mác ma Đá mác ma là do các khối silicat nóng chảy từ lòng trái đất xâm nhập lên phần trên của vỏ hoặc phun ra ngoài mặt đất nguội đi tạo thành. Do vị trí và điều kiện nguội của các khối mác ma khác nhau nên cấu tạo và tính chất của chúng cũng khác nhau . Đá mác ma được phân ra hai loại xâm nhập và phún xuất. Đá xâm nhập thì ở sâu hơn trong vỏ trái đất, chịu áp lực lớn hơn của các lớp trên và nguội dần đi mà thành. Do được tạo thành trong điều kiện như vậy nên đá mác ma có đặc tính chung là: cấu trúc tinh thể lớn, đặc chắc, cường độ cao, ít hút nước. Đá phún xuất được tạo ra do mác ma phun lên trên mặt đất, do nguội nhanh trong điều kiện nhiệt độ và áp suất thấp, các khoáng không kịp kết tinh hoặc chỉ kết tinh được một bộ phận với kích thước tinh thể bé, chưa hoàn chỉnh, còn đa số tồn tại ở dạng vô định hình. Trong quá trình nguội lạnh các chất khí và hơi nước không kịp thoát ra, để lại nhiều lỗ rỗng làm cho đá nhẹ. Đá trầm tích Đá trầm tích được tạo thành trong điều kiện nhiệt động học của vỏ trái đất thay đổi. Các loại đất đá khác nhau do sự tác động của các yếu tố nhiệt độ, nước và các tác dụng hóa học mà bị phong hóa vỡ vụn. Sau đó chúng được gió và nước cuốn đi rồi lắng đọng lại thành từng lớp. Dưới áp lực và trải qua các thời kỳ địa chất chúng được gắn kết lại bằng các chất keo kết thiên nhiên tạo thành đá trầm tích. 24
Do điu kin to thành như vy nên đá trm tích có các đặc tính chung là:
Có tính phân lp rõ rt, chiu dày, màu sc, thành phn, độ ln ca ht, độ cng
ca các lp cũng khác nhau. Độ cng, độ đặc và cường độ chu lc ca đá trm
tích thp hơn đá mác ma nhưng độ hút nước li cao hơn.
Căn c vào điu kin to thành, đá trm tích được chia làm 3 loi:
Đá trm tích cơ hc: Là sn phm phong hóa ca nhiu loi đá có trước. Ví
d như: cát, si, đất sét v.v...
Đá trm tích hóa hc: Do khoáng vt hòa tan trong nước ri lng đọng to
thành. Ví d: đá thch cao, đôlômit, magiezit v.v...
Đá trm tích hu cơ: Do mt s động vt trong xương cha nhiu cht
khoáng khác nhau, sau khi chết chúng được liên kết vi nhau to thành đá trm
tích hu cơ. Ví d: đá vôi, đá vôi sò, đá điatômit.
Đá biến cht
Đá biến cht được hình thành t s biến tính ca đá mác ma, đá trm tích
do tác động ca nhit độ cao hay áp lc ln.
Nói chung đá biến cht thường cng hơn đá trm tích nhưng đá biến cht t
đá mác ma thì do cu to dng phiến nên v tính cht cơ hc ca nó kém đá mác
ma. Đặc đim ni bt ca phn ln đá biến cht (tr đá mác ma và đá quăczit) là
quá na khoáng vt trong nó có cu to dng lp song song nhau, d tách thành
nhng phiến mng.
2.2. Thành phn, tính cht và công dng ca đá
2.2.1. Đá mác ma
Thành phn khoáng vt
Thành phn khoáng vt ca đá mác ma rt phc tp nhưng có mt s
khoáng vt quan trng nht, quyết định tính cht cơ bn ca đá đó là thch anh,
fenspat và mica.
Thch anh: Là SiO
2
dng kết tinh trong sut hoc màu trng và trng sa.
Độ cng 7Morh, khi lượng riêng 2,65 g/cm
3
, cường độ chu nén cao 10.000
kG/cm
2
, chng mài mòn tt, n định đối vi axit (tr mt s axit mnh). nhit
độ thường thch anh không tác dng vi vôi nhưng trong môi trường hơi nước
bão hòa và nhit độ t
o
=175-200
0
C có th sinh ra phn ng silicat, t
0
= 575
0
C
n th tích 15%, t
0
= 1710
0
C s b chy.
Fenspat : Bao gm : fenspat kali : K
2
O.Al
2
O
3
.6SiO
2
( octocla ) .
fenspat natri : Na
2
O.Al
2
O
3
.6SiO
2
(plagiocla )
fenspat canxi : CaO.Al
2
O
3
.2SiO
2
.
Tính cht cơ bn ca fenspat: Màu biến đổi t màu trng, trng xám, vàng
đến hng và đỏ, khi lượng riêng 2,55-2,76 g/cm
3
, độ cng 6 - 6,5 Morh, cường
độ 1200-1700 kG/cm
2
, kh năng chng phong hóa kém, kém n định đối vi
nước và đặc bit là nước có cha CO
2
.
Mica: Là nhng alumôsilicát ngm nước rt d tách thành lp mng. Mica
có hai loi: mica trng và mica đen.
Mica trng trong sut như thy tinh, không có mu, chng ăn mòn hóa hc
tt, cách đin, cách nhit tt.
25
Do điều kiện tạo thành như vậy nên đá trầm tích có các đặc tính chung là: Có tính phân lớp rõ rệt, chiều dày, màu sắc, thành phần, độ lớn của hạt, độ cứng của các lớp cũng khác nhau. Độ cứng, độ đặc và cường độ chịu lực của đá trầm tích thấp hơn đá mác ma nhưng độ hút nước lại cao hơn. Căn cứ vào điều kiện tạo thành, đá trầm tích được chia làm 3 loại: Đá trầm tích cơ học: Là sản phẩm phong hóa của nhiều loại đá có trước. Ví dụ như: cát, sỏi, đất sét v.v... Đá trầm tích hóa học: Do khoáng vật hòa tan trong nước rồi lắng đọng tạo thành. Ví dụ: đá thạch cao, đôlômit, magiezit v.v... Đá trầm tích hữu cơ: Do một số động vật trong xương chứa nhiều chất khoáng khác nhau, sau khi chết chúng được liên kết với nhau tạo thành đá trầm tích hữu cơ. Ví dụ: đá vôi, đá vôi sò, đá điatômit. Đá biến chất Đá biến chất được hình thành từ sự biến tính của đá mác ma, đá trầm tích do tác động của nhiệt độ cao hay áp lực lớn. Nói chung đá biến chất thường cứng hơn đá trầm tích nhưng đá biến chất từ đá mác ma thì do cấu tạo dạng phiến nên về tính chất cơ học của nó kém đá mác ma. Đặc điểm nổi bật của phần lớn đá biến chất (trừ đá mác ma và đá quăczit) là quá nửa khoáng vật trong nó có cấu tạo dạng lớp song song nhau, dễ tách thành những phiến mỏng. 2.2. Thành phần, tính chất và công dụng của đá 2.2.1. Đá mác ma Thành phần khoáng vật Thành phần khoáng vật của đá mác ma rất phức tạp nhưng có một số khoáng vật quan trọng nhất, quyết định tính chất cơ bản của đá đó là thạch anh, fenspat và mica. Thạch anh: Là SiO 2 ở dạng kết tinh trong suốt hoặc màu trắng và trắng sữa. Độ cứng 7Morh, khối lượng riêng 2,65 g/cm 3 , cường độ chịu nén cao 10.000 kG/cm 2 , chống mài mòn tốt, ổn định đối với axit (trừ một số axit mạnh). Ở nhiệt độ thường thạch anh không tác dụng với vôi nhưng ở trong môi trường hơi nước bão hòa và nhiệt độ t o =175-200 0 C có thể sinh ra phản ứng silicat, ở t 0 = 575 0 C nở thể tích 15%, ở t 0 = 1710 0 C sẽ bị chảy. Fenspat : Bao gồm : fenspat kali : K 2 O.Al 2 O 3 .6SiO 2 ( octocla ) . fenspat natri : Na 2 O.Al 2 O 3 .6SiO 2 (plagiocla ) fenspat canxi : CaO.Al 2 O 3 .2SiO 2 . Tính chất cơ bản của fenspat: Màu biến đổi từ màu trắng, trắng xám, vàng đến hồng và đỏ, khối lượng riêng 2,55-2,76 g/cm 3 , độ cứng 6 - 6,5 Morh, cường độ 1200-1700 kG/cm 2 , khả năng chống phong hóa kém, kém ổn định đối với nước và đặc biệt là nước có chứa CO 2 . Mica: Là những alumôsilicát ngậm nước rất dễ tách thành lớp mỏng. Mica có hai loại: mica trắng và mica đen. Mica trắng trong suốt như thủy tinh, không có mầu, chống ăn mòn hóa học tốt, cách điện, cách nhiệt tốt. 25