CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU ĐÁ THIÊN NHIÊN
2.I. Khái niệm và phân loại
2.1.1. Khái niệm
Vật liệu đá thiên nhiên là những loại VLXD sử dụng trực
tiếp các loại đá thiên nhiên hoặc qua các khâu gia công cơ
học như cắt, xẻ, mài, đục, nghiền, đập
2.1.1.1. Ưu nhược điểm của VL đá thiên nhiên
a/ Ưu điểm:
- Cường độ chịu nén cao.
- Tính bền cao trong các môi trường sử dụng, tuổi thọ đá
thiên nhiên có thể đạt tới hàng ngàn năm.
- Màu sắc đa dạng, vân hoa độc đáo, độ bóng bề mặt cao
nhiều loại đá đẹp có giá trị thẩm mỹ cao thích hợp cho trang
trí nội và ngoại thất công trình.
- Khả năng chống thấm nước tốt, cách nhiệt, cách điện
thích hợp làm VL lợp và bao che.
- Tính chịu nước, chống va mòn thích hợp cho các công
trình giao thông, thủy lợi.
- Trữ lượng phong phú, trải đều khắp nơi trên thế giới.
- Khai thác, chế biến không phức tạp và dễ thi công.
→ VL đá thiên nhiên được sử dụng rộng rãi trong các công
trình xây dựng
b/ Nhược điểm:
- Khối lượng thể tích lớn gây khó khăn cho việc vận chuyển
và thi công.
- Cứng và dòn nên khó gia công chế tác.
- Dễ bị phong hoá biến chất dưới tác dụng của môi trường
2.1.1.2. Khái niệm
- Đá thiên nhiên là tập hợp tự nhiên của một hay nhiều
khoáng vật, hình thành do sự vận động nội tại của vỏ trái đất
cộng với tác động của các yếu tố khí hậu trong khí quyển.

- Đá thiên nhiên gồm 1 khoáng vật như đá thạch anh, đá
thạch cao, gồm nhiều khoáng vật như đá granit, đá
banzan
18
- Khoáng vật: là những vật thể đồng nhất về thành phần hoá
học, cấu trúc vi mô và sự bất biến của các đặc tính cơ, lý, hoá
học.
Ví dụ: Đá granít gồm nhiều khoáng vật như: Thạch anh,
Fellspath, Mica, khoáng chất đen
2.1.2. Phân loại
Theo nguồn gốc, điều kiện hình thành chia ra 3 loại chính:
• Đá mác ma
• Đá trầm tích
• Đá biến chất
19
2.2. Công dụng của vật liệu đá thiên nhiên
- Vật liệu đá thiên nhiên không thể thiếu trong các công trình
xây dựng, giao thông như:
+ Đá hộc để xây móng, xây tường, kè sông biển.
+ Đá dăm để rải đường xe lửa, chọn làm cấp phối trong bê
tông.
+ Cát sỏi để sản xuất bê tông.
Đá trầm tích
Trầm tích cơ học
Trầm tích hoá học
Trầm tích hữu cơ
Đá biến chất
Biến chất từ đá mác ma
Biến chất từ đá trầm tích
Đá mác ma

Đá phún xuất
Đá xâm nhập
Phun ra ngoài
Đá trên mặt
Đá dưới sâu
20
+ Đá tấm, đá phiến dùng để ốp, lát v.v
- Vật liệu đá thiên nhiên là nguyên liệu chủ yếu để sản xuất
ra các vật liệu xây dựng quan trọng như: xi măng, vôi, gạch,
ngói, thuỷ tinh v.v
- Ngoài ra, vật liệu đá thiên nhiên còn được ưu tiên tuyển
chọn cho các công trình đặc biệt có ý nghĩa trong đời sống xã
hội như: tượng đài tưởng niệm, lăng mộ, các công trình văn
hoá mang biểu tượng của thời đại và lịch sử v.v
2.3. Thành phần, tính chất, công dụng của đá thiên nhiên
2.3.1. Đá trầm tích
2.3.1.1. Thành phần khoáng vật
a/ Nhóm ôxýt Silic:
- Opan (SiO
2
.nH
2
O): màu nhạt (trắng, hồng, vàng nhạt, xanh
nhạt);
ρ
= (2,3
÷
2,6) g/cm
3
, độ cứng (5

÷
6) Morh.
- Chanxêđôn (SiO
2
): màu trắng xám, vàng sáng, tro, xanh
b/ Nhóm cácbonát:
- Canxít (CaCO
3
)không màu (trong suốt),
ρ
= 2,7 g/cm
3
, độ
cứng 3 Morh, cường độ chịu nén trung bình 130 MPa, dễ bị
ăn mòn.
- Đôlômít (CaCO
3
MgCO
3
): màu trắng hoặc xám,
ρ
= 2,8 g/cm
3
,độ cứng (3
÷
4) Morh, cường độ chịu nén trung bình 150
MPa, hoà tan ít và bị ăn mòn chậm hơn canxit.
c/ Các nhóm khoáng sét:
- Caolinít (Al
2

O
3
.2SiO
2
.2H
2
O): màu trắng,
ρ
= 2,6 g/cm
3
,độ
cứng 1 Morh, có khả năng hấp nước để tạo thành chất có tính
dẻo và có khả năng dính kết.
- Mônmôrilonít (4SiO
2
.Al
2
O
3
.nH
2
O): là khoáng chủ yếu của
đất sét.
d/ Nhóm sunphát:
- Thạch cao (CaSO
4
.2H
2
O): màu trắng hoặc có màu là màu
của tạp chất,

ρ
= 2,3g/cm
3
,độ cứng 2 Morh, chịu lực kém, dễ
hút ẩm.
- Anhyđrít (CaSO
4
): màu trắng hay xanh coban nhạt, độ cứng
(3
÷
4) Morh;
ρ
= (2,8
÷
3) g/cm
3
, rất háo nước.
2.3.1.2. Tính chất và công dụng của một số đá trầm tích
21
- Cát, sỏi: là loại đá trầm tích cơ học, được dùng để sản xuất
vữa và bê tông
Ở nước ta, chủ yếu lấy cát, sỏi từ các sông suối như Sông
Lô, Sông Hồng
- Đất sét: là loại đá trầm tích có độ dẻo cao khi nhàô trộn với
nước, là nguyên liệu chính để sản xuất gạch, ngói, xi măng và
các loại gốm xây dựng.
Ở Việt Nam, đất sét rất phong phú ở đồng bằng Sông Hồng
và toàn bộ đồng bằng Nam Bộ. Đất sét chất lượng cao có ở
Bắc Ninh, Quảng Ninh, Đồng Nai, Sông Bé. Miền Trung đất
sét rất ít và chất lượng không cao.

- Thạch cao: dùng để sản xuất CKD bột thạch cao xây dựng
hoặc phụ gia điều chỉnh trong xi măng.
Ở Việt Nam, chưa phát hiện được mỏ thạch cao nào có giá
trị. Thạch cao dùng ở nước ta được nhập từ Trung Quốc và
Lào.
- Đá vôi:
+ Loại rỗng: sản xuất vôi bột và cốt liệu nhẹ cho BT nhẹ (
v
ρ
= 800
÷
1800) kg/m
3
.
+ Loại đặc (đá vôi canxit, đôlômít): sản xuất vôi, xi măng và
đá dăm cho BT.
Ở Việt Nam, có nhiều loại đá vôi canxit ở Lạng Sơn, Quảng
Ninh, Ninh Bình, Quảng Nam, Đá Nẵng và Tây Ninh. Đá
đôlômit có ở Vĩnh Phúc, Phú Thọ và Bắc Giang.
2.3.2. Đá macma
2.3.2.1. Thành phần khoáng vật
a/ Thạch anh (SiO
2
): màu trắng dạng tinh thể, có nhiều trong
đá Granit; độ cứng 7 Morh;
ρ
= 2,65 g/cm
3
; cường độ chịu nén 1000 MPa; chống ăn mòn
tốt, ổn định với môi trường axit (trừ axit mạnh);

- Ở điều kiện thường, SiO
2
không tác dụng với vôi.
- Ở nhiệt độ t
0
= (175
÷
200)
0
C; p = 8 atm thì: SiO
2
+ Ca(OH)
2
→
CaO.SiO
2
.2H
2
O (gạch Silicat)
- Ở t
0
= 575
0
C : SiO
2
nở thể tích 15%.
- Ở t
0
= 1710
0

C : SiO
2
sẽ bị chảy
→
Nấu thuỷ tinh.
b/ Phensphat:
22
- Phensphat thẳng góc: + K
2
O.Al
2
O
3
.6SiO
2
- Phensphat Kali
+ Na
2
O.Al
2
O
3
.6SiO
2
- Phensphat
Natri.
- Phensphat xiên góc: CaO.Al
2
O
3

.6SiO
2
- Phensphat Canxi.
- Có
ρ
= (2,55
÷
2,76) g/cm
3
; màu trắng , xám, vàng; độ cứng
(6
÷
6,5) Morh; cường độ chịu nén (120
÷
170) MPa; kém ổn
định với nước.
c/ Mica: là những alumôsilicat ngậm nước:
- Mica có
ρ
= (2,72
÷
2,76) g/cm
3
; độ cứng (2
÷
3) Morh.
- Mica trắng: trong suốt như thuỷ tinh, cách điện, cách nhiệt
tốt.
- Mica đen: kém ổn định hoá học hơn mica trắng.
2.3.2.2. Tính chất và công dụng của đá mác ma

a/ Đá Granit (đá hoa cương):
- Có màu phụ thuộc vào Fellsphat, thường có màu thẫm
(xanh, đen) nổi trên nền đỏ, vàng, xám nhạt
-
v
ρ
= 2600 kg/m
3
,
ρ
= 2,7 g/cm
3
, cường độ nén cao đến 300
MPa, độ hút nước < 1%, độ cứng (6
÷
7) Morh.
- Khả năng chống phong hóa cao, trang trí tốt nhưng chịu lửa
kém (<500
0
C).
- Công dụng: làm vật liệu trang trí hoàn thiện (ốp, lát), mảnh
vụn làm vật liệu nề (đá xay, đá hộc).
- Ở Việt Nam, Granit có ở Lai Châu, Sơn La, Hoà Bình, Thanh
Hoá, Nghệ An.
b/ Đá Bazan (đá Huyền vũ):
- Nặng nhất trong các loại đá macma.
- Có màu sẫm hoặc đen,
ρ
= (3
÷

3,3)g/cm
3
,cường độ nén cao
đến 500 MPa.
- Công dụng: Lát bến phà, bờ sông, làm cốt liệu và đá rải
đường.
- Đá Bazan tập trung ở Tây Nguyên, có một ít ở Lai Châu,
Lào Cai, Yên Bái.
c/ Đá Gabrô:
- Có màu xanh xám, xanh đen
- Có
v
ρ
= 2000
÷
3500) kg/m
3
; cường độ nén (200
÷
280) MPa.
- Công dụng: làm đá dăm, đá tấm để lát mặt đường.
23
d/ Tro núi lửa:
- Bột màu xám, có hoạt tính.
- Công dụng: dùng làm nguyên liệu phụ gia cho xi măng và bê
tông.
e/ Đá bọt:
- Nhẹ,
v
ρ

= 800 kg/m
3
.
- Công dụng: Làm cốt liệu cho BT nhẹ.
- Ở Việt Nam, đá bọt có nhiều ở các tỉnh trung du và miền núi
phía Bắc.
f/ Puzơlan:
- Nhẹ, cường độ thấp (5
÷
20) MPa;
v
ρ
= 750
÷
1400 kg/m
3
;
ρ
=2,6 g/cm
3
- Công dụng: làm phụ gia nghiền mịn cho XM, BT .
- Việt Nam có Puzơlan ở Sơn Tây, Quảng Ninh, Vũng Tàu.
2.3.3. Đá biến chất
2.3.3.1. Thành phần khoáng vật
Chủ yếu là những khoáng vật nằm trong đá macma và đá
trầm tích.
2.3.3.2. Tính chất và công dụng
a/ Đá Gơnai (đá phiến ma): do đá Granit tạo nên:
- Thành phần gần giống Granit.
- Khác Granít là có cấu tạo phân lớp.

- Dùng để ốp lòng hồ, bờ kênh, lát vỉa hè.
b/ Đá hoa (đá cẩm thạch):
- Do đá vôi biến chất mà thành đá hoa có độ đặc, độ chịu lực
lớn, có nhiều màu.
- Dùng để làm đá ốp lát, sản xuất đá dăm dùng làm cốt liệu
cho BT, đá xay nhỏ để chế tạo vữa Granitô.
Ở nước ta, có mỏ đá hoa ở Sơn Tây (vùng Chùa Trầm) và
Ngũ Hành Sơn (Đà Nẵng).
c/ Đá sít (Diệp Thạch sét):
- Do đất sét biến chất thành ở áp lực cao.
- Có mầu xám sẫm chấm đen; có độ cứng trung bình nên dễ
cắt.
- Dùng làm ngói lợp hoặc để ốp lát.
24
Ở nước ta, diệp thạch sét có ở Vĩnh Phúc, Lai Châu, Lào Cai.
2.3.4. Đặc điểm của từng loại đá thiên nhiên
Loại đá Họ đá
Cấu
trúc
Cấu tạo Đặc điểm chung
Vài loại
đá điển
hình
Macma
Dưới
sâu
Kết tinh
Toàn
khối
đặc

chắc
- Thành phần khoáng
phức tạp, có chứa
khoáng dễ phong hóa.
- Cứng rắn, cường độ
cao, chống mài mòn
tốt, nặng.
- Đặc, ít hút nước và
thấm nước.
- Màu sắc đồng đều, ít
hoa văn.
- Granit
- Syenit
- Điôrit
- Gabrô
Gần
mặt
Kết tinh
xen vô
định
hình
Toàn
khối
nứt nẻ
- Thành phần phức
tạp, khả năng chống
ăn mòn khá tốt.
- Cứng, dòn, cường
độ cao, chịu mài mòn,
kỵ nước.

- Độ đặc trung bình,
khó gia công, nặng.
- Màu đẹp, đôi khi có
hoa vân độc đáo.
- Bazan
- Điabaz
-
Anđesite
Trên
mặt
Vô định
hình
Rời rạc
hoặc tuf
- Xốp rỗng, nhẹ, mềm
và cường độ thấp.
- Màu nâu, nâu đỏ,
nâu xám.
- Thường có hoạt tính.
- Dễ phong hóa.
- Đá bọt
- Tro núi
lửa
- Tuflave
25
Trầm
tích
Cơ
học
Kết tinh Rời rạc

- Thường trơ hoá học.
Thành phần khoáng
đơn giản.
- Tính chất phụ thuộc
nhiều vào độ lớn và
cấp phối hạt cũng như
hình dáng và tính chất
bề mặt hạt
- Cát,
cuội sỏi
- Sa
thạch
Hóa
học
Kết tinh
Toàn
khối
phân
lớp
- Thành phần đơn
giản, lẫn nhiều tạp
chất.
- Thường dễ bị nước
tác động, tan hoặc
phân tán ra vì nước.
- Có một số tính chất
nhiệt quan trọng
- Đá vôi
-Thạch
cao

-
Đôlômit
Hữu
cơ
Rời rạc
hoặc
tuff
- Chia 2 dòng: vôi và
điatômit trêpel.
- Trữ lượng hạn chế.
- Đá vỏ
sò
- Trêpel
-
Điatômit
Biến
chất
Tiếp
xúc
Tái kết
tinh
Toàn
khối
nứt nẻ
- Tính chất cơ học tốt
hơn đá tiền thân.
- Tính chất cơ học gần
giống đá tiền thân.
- Màu đẹp, văn hoa
mới lạ

- Tính toàn khối kém
-
Mácbrơ
-
Quăczit
-
Gneisse
Khu
vực
Như đá
mẹ
Thường
phân
lớp đứt
gãy
- Đặc, dai; phân lớp
dễ tách
- Mềm, dễ cắt
- Shiste
- Cuội
kết
- Dăm
kết
2.4. Hiện tượng ăn mòn vật liệu đá và biện pháp đề phòng
- Độ bền của đá phụ thuộc chủ yếu vào ba yếu tố:
26
 Chất lượng vật liệu đá
 Môi trường sử dụng
 Biện pháp bảo quản
- Sự phá hoại VL đá thiên nhiên có thể do nước, axít hay do

đá có chứa tạp chất có hại. Chúng có thể trực tiép hay gián
tiếp làm môi trường gay tác hại xấu đến chất lượng, tuổi thọ
cúa VL đá.
*/ Biện pháp bảo vệ
- Florua hoá bề mặt đá vôi nhằm tăng tính chống thấm
2CaCO3 + MgSiF6 = 2CaF2↓ + MgF2↓ + SiO2 + 2CO2↑
- Dùng hợp chất đặc biệt ngăn cách bề mặt VL với tác nhân
có hại: Sơn, paraphin, nhựa thông, dầu v.v…
- Sử dụng giải pháp cấu tạo, tạo độ dốc phù hợp, làm nhẵn
bề mặt không cho nước tụ đọng lại xung quanh công trình.
27