2. vat lieu xay dung sua t3

1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO - BOÄ GIAO THOÂNG VAÄN TAÛI
TRƯỜNG ÑAÏI HOÏC GIAO THOÂNG VAÄN TAÛI TP. HCM
BÀI GIẢNG MÔN
VẬT LIỆU
XÂY DỰNG
GV: Ths. Nguyễn Thị Thanh Hương
Ths. Nguyễn Dịu Hương
Ths. Tô Ngọc Minh Phương
TP. HCM, tháng 2 năm 2018

2
MỤC LỤC
Chương 1: Những tính chất cơ bản của vật liệu xây dựng 4
§1. Khái niệm chung 4
§2. Các tính chất vật lí của vật liệu xây dựng 7
§3. Các tính chất cơ học của vật liệu xây dựng 17
Câu hỏi và bài tập ôn tập chương 1 24
Chương 2: Vật liệu đá thiên nhiên 28
§1. Khái niệm và phân loại 28
§2. Các loại đá thiên nhiên 30
Câu hỏi ôn tập chương 2 38
Chương 3: Vật liệu kim loại 39
§2. Cấu trúc của vật liệu kim loại 41
§3. Tính chất cơ lý của vật liệu kim loại 44
§4. Ứng dụng của vật liệu kim loại 48
§5. Nguyên nhân ăn mòn và biện pháp chống ăn mòn kim loại 59
Câu hỏi ôn tập chương 3 60
Chương 4: Chất kết dính vô cơ 61
§2. Chất kết dính vô cơ rắn trong không khí 63
§3. Chất kết dính vô cơ rắn trong nước - xi măng pooclăng 70
§4. Các chất phụ gia 83
§5. Các loại xi măng đặc biệt 84
Chương 5: Bê tông xi măng và các sản phẩm bê tông xi măng 91
§2. Cấu trúc của bê tông xi măng 93
§3. Tính chất của hỗn hợp bê tông xi măng 95
§4. Cường độ chịu nén của bê tông 100
§5. Các tính chất khác của bê tông 105
§6. Vật liệu để chế tạo bê tông nặng 108
§7. Thiết kế thành phần bê tông nặng 119
§8. Thi công bê tông 127
§9. Các dạng bê tông đặc biệt 131

3
Chương 6: Vữa xây dựng 142
§2. Nguyên liệu chế tạo vữa 143
§3. Tính chất của hỗn hợp vữa và vữa 145
§4. Vữa xây - cấp phối của vữa xây 148
§5. Vữa trát - cấp phối vữa trái 151
Chương 7: Vật liệu gỗ 154
§1. Khái niệm 154
§2. Cấu tạo của gỗ 156
§3. Tính chất cơ lý của vật liệu gỗ 158
§4. Phạm vi ứng dụng của kết cấu gỗ 163
§5. Khuyết tật của gỗ 163
§6. Các biện pháp bảo quản gỗ 165
Chương 8: Chất kết dính hữu cơ 169
§2. Đặc điểm chung của chất kết dính hữu cơ 171
§3. Bitum dầu mỏ 174
§4. Nhũ tương xây dựng đường 179
Chương 9: Bê tông atsphalt 184
§1. Khái niệm và phân loại bê tông atsphalt 184
§2. Cấu trúc của bê tông atsphalt 185
§3. Tính chất vật lý của bê tông atsphalt 186
§4. Tính chất cơ học của bê tông atsphalt 187
§5. Vật liệu chế tạo bê tông atsphalt 190
§6. Công nghệ chế tạo bê tông atsphalt 192
§7. Thiết kế thành phần cấp phối của bê tông atsphalt 194
§8. Thí dụ tính toán thành phần bê tông atsphalt 196
Tài liệu tham khảo 203
Phụ lục 204

4
Chương 1
NHỮNG TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG
§1. KHÁI NIỆM CHUNG
I. Phân loại tính chất vật liệu xây dựng
Trong công tác xây dựng, bao giờ vật liệu cũng đóng vai trò chủ yếu (chịu lực hay cấu
tạo tùy vào kết cấu thiết kế), chiếm một vị trí đặc biệt quan trọng. Vật liệu quyết định chất
lượng, mĩ thuật, giá thành và cả thời gian thi công công trình.
Quá trình làm việc trong kết cấu công trình, vật liệu phải chịu sự tác động của tải trọng
bên ngoài, của môi trường xung quanh. Tải trọng này sẽ gây ra biến dạng và ứng suất trong vật
liệu. Do đó, để kết cấu công trình làm việc an toàn thì trước tiên vật liệu phải có các tính chất
cơ học yêu cầu như tính biến dạng, cường độ, độ cứng,… Ngoài ra vật liệu phải có đủ độ bền
để chống lại các tác dụng vật lí và hóa học của môi trường như tác dụng của không khí, hơi
nước, sự thay đổi nhiệt độ, độ ẩm,… Trong một số trường hợp đối với vật liệu còn có yêu cầu
về mặt âm, nhiệt, chống phóng xạ,… Như vậy, yêu cầu về tính chất của vật liệu rất đa dạng và
có thể phân ra thành các nhóm như:
1. Nhóm tính chất đặc trưng cho trạng thái và cấu trúc;
2. Nhóm tính chất vật lí (tính chất có liên quan đến nước, đến nhiệt, tính nhớt, dẻo của
vật liệu), cơ học (biến dạng, cường độ) và hóa học (những biến đổi hóa học và độ bền
vững của vật liệu đối với tác dụng ăn mòn hóa học);
3. Và một số tính chất mang ý nghĩa tổng hợp khác như tính công tác, tuổi thọ,…
Các tính chất của VLXD được xác định theo các qui trình thí nghiệm được qui định chặt
chẽ trong các tiêu chuẩn nhà nước - TCVN - hay hệ thống tiêu chuẩn cấp Ngành, cấp Bộ.
Việc nghiên cứu, nắm vững các tính chất của VLXD là vô cùng cần thiết, làm cơ sở cho
việc so sánh, đánh giá chất lượng và lựa chọn sử dụng vật liệu trong công tác xây dựng nhằm
đạt hiệu quả cao cả về mặt kinh tế và kĩ thuật.
II. Sự phụ thuộc của tính chất vào cấu trúc và thành phần
1. Quan hệ giữa cấu trúc và tính chất
Nghiên cứu cấu trúc của vật liệu là để hiểu được tính chất của nó và cuối cùng là quyết
định một vấn đề thực tế quan trọng: sử dụng vật liệu ở đâu, như thế nào để có hiệu quả kinh tế
- kĩ thuật tốt nhất.
Cấu trúc của vật liệu được biểu thị ở 3 mức:
a) Cấu trúc vĩ mô: có thể quan sát bằng mắt thường (vật liệu đá nhân tạo đặc, vật liệu cấu tạo
rỗng, vật liệu có cấu tạo dạng sợi, vật liệu rời);
- Vật liệu đá nhân tạo đặc: rất phổ biến trong xây dựng như bê tông nặng, bê tông nhẹ cấu
tạo đặc, vật liệu gốm và các loại khác. Những loại vật liệu này thường có cường độ, khả năng
chống thấm, tính chống ăn mòn tốt hơn các vật liệu rỗng cùng loại nhưng nó nặng nề và các
tính chất về âm, nhiệt kém hơn. Có thể nhìn thấy liên kết thô của nó như độ dày của lớp đá, độ
lớn của hạt cốt liệu,…
- Vật liệu cấu tạo rỗng: có thể là những vật liệu có lỗ rỗng lớn như bê tông khí, bê tông
bọt, chất dẻo tổ ong hoặc những vật liệu có lỗ rỗng bé (vật liệu gốm dùng đủ nước, dùng phụ
gia cháy). Loại vật liệu này có cường độ, độ chống ăn mòn kém hơn vật liệu đặc cùng loại
nhưng khả năng cách nhiệt, cách âm lại tốt hơn. Lượng lỗ rỗng, kích thước, hình dạng, đặc tính
và sự phân bố của chúng có ảnh hưởng lớn đến tính chất của vật liệu;

5
- Vật liệu có cấu tạo dạng sợi: gỗ, các sản phẩm từ bông khoáng và bông thủy tinh, tấm
sợi gỗ ép,… có cường độ, độ dẫn nhiệt và các tính chất khác rất khác nhau theo các phương
dọc và ngang thớ;
- Vật liệu rời như cốt liệu cho bê tông (cát, đá, xi măng, bột vôi sống,… ) có các tính chất
và công dụng khác nhau tùy theo thành phần, độ lớn và trạng thái bề mặt hạt.
b) Cấu trúc vi mô: chỉ quan sát bằng kính hiển vi (có thể là cấu tạo tinh thể hay vô định hình;
dạng tinh thể có độ bền và độ ổn định lớn hơn dạng vô định hình);
Đặc điểm của các chất có cấu tạo tinh thể là có nhiệt độ nóng chảy (ở áp suất không đổi)
và có dạng hình học của tinh thể nhất định. Tính chất của đơn tinh thể (cường độ, tính dẫn
điện, tính dẫn nhiệt, độ hòa tan,…) không giống nhau theo các phương. Hiện tượng dị hướng
đó là đặc điểm của cấu tạo bên trong của tinh thể.
c) Cấu trúc trong (cấu tạo chất): phải dùng những thiết bị hiện đại để quan sát và nghiên cứu
như kính hiển vi điện tử, phân tích rơn ghen,…
Cấu tạo bên trong của các chất đặc trưng bằng cấu tạo nguyên tử, phân tử, hình dáng kích
thước của tinh thể, liên kết nội bộ giữa chúng. Cấu trúc trong của các chất quyết định cường
độ, độ cứng, độ bền nhiệt và nhiều tính chất quan trọng khác.
- Liên kết cộng hóa trị: hình thành trong những tinh thể của các chất đơn giản (kim
cương, than chì) hay trong các tinh thể của hợp chất gồm hai nguyên tố (thạch anh,… ). Những
vật liệu có liên kết dạng này có cường độ, độ cứng cao và rất khó chảy;
- Liên kết ion: được hình thành trong các tinh thể vật liệu mà các nguyên tử khi tương tác
với nhau nhường điện tử cho nhau hình thành các ion dương và ion âm. Vật liệu xây dựng có
liên kết loại này (thạch cao, anhydrit,… ) có cường độ, độ cứng thấp, không bền nước;
- Liên kết phân tử: được hình thành chủ yếu trong những tinh thể của các chất có liên kết
cộng hóa trị. Dưới tác dụng của nhiệt độ, liên kết này rất dễ bị phá hủy. Vì vậy các chất có liên
kết phân tử có nhiệt độ nóng chảy thấp;
- Liên kết silicat: là liên kết phức tạp tạo ra những tính chất đặc biệt của VLXD.
2. Quan hệ giữa thành phần và tính chất
Vật liệu xây dựng được đặc trưng bằng 3 thành phần:
a) Thành phần hóa học: được biểu thị bằng phần trăm hàm lượng các oxit có trong vật liệu.
Cho phép phán đoán các tính chất của VLXD như tính chịu lửa, bền sinh vật, các đặc trưng cơ
học và các đặc tính kĩ thuật khác.
Riêng đối với kim loại hoặc hợp kim thì thành phần hóa học của nó được tính bằng phần
trăm các nguyên tố hóa học;
Đối với vật liệu nhân tạo, dựa vào thành phần hóa học của nó, người ta có thể lựa chọn
thành phần nguyên liệu sản xuất;
Thành phần hóa học của vật liệu được xác định bằng cách phân tích hóa học (kết quả
phân tích thường được biểu diễn dưới dạng các oxit).
b) Thành phần khoáng vật: quyết định các tính chất cơ bản của vật liệu (biết được thành phần
khoáng sẽ phán đoán tương đối chính xác các tính chất của VLXD).
Việc xác định thành phần khoáng vật khá phức tạp, đặc biệt là về mặt định lượng. Vì vậy
người ta phải dùng nhiều phương pháp để bổ trợ cho nhau: phân tích nhiệt vi sai, phân tích phổ
rơnghen, kính hiển vi điện tử,…
c) Thành phần pha:

6
Trong điều kiện tự nhiên, phân tố vật liệu thường tồn tại ba pha:
- Pha rắn: các hạt rắn;
- Pha lỏng: nước chứa trong một phần các lỗ rỗng;
- Pha khí: khí chứa trong một phần các lỗ rỗng.
Các pha này trộn lẫn một cách tự nhiên không theo quy luật. Trong nghiên cứu tính chất
cơ lý của vật liệu, người ta thiết lập mô hình phân tố gồm ba pha tách biệt. Mô hình này không
phản ánh thực chất cấu trúc của mẫu mà chỉ có ý nghĩa thiết lập các chỉ tiêu vật lý cần thiết cho
tính toán.
Một số ký hiệu quy ước:
+ Vo: Tổng thể tích phân tố;
+ Vr: Thể tích lỗ rỗng trong cấu trúc phân tố;
+ Vkhí: Thể tích pha khí;
+ Vn: Thể tích pha nước;
+ Va: Thể tích pha rắn (pha hạt) - thể tích đặc.
Vo = Va + Vkhí + Vn
+ mw: Tổng khối lượng phân tố;
+ mkhí: Khối lượng pha khí;
+ mn: Khối lượng pha nước;
+ mk: Khối lượng pha rắn (pha hạt) – khối lượng vật liệu ở trạng thái khô.
mw = mk + mkhí + mn
Trong đó xem như không khí có khối lượng không đáng kể nên mkhí = 0, ta có:
mw = mk + mn
Phân tố tự nhiên Sơ đồ cấu trúc 3 pha
Tỷ lệ của các pha này trong vật liệu có ảnh hưởng đến chất lượng của nó, đặc biệt là các
tính chất về âm, nhiệt, tính chống ăn mòn, cường độ,…
Pha khí
Pha nöôùc
Pha raén
Pha roãng

7
§2. CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÍ CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG
A/ Những tính chất liên quan đến cấu tạo bản thân vật liệu
I. Khối lượng riêng
1. Định nghĩa
- Khối lượng riêng của vật liệu là khối lượng của một đơn vị thể tích vật liệu ở trạng thái
hoàn toàn đặc (không có lỗ rỗng). Khối lượng riêng được kí hiệu là .
2. Công thức tính
Khối lượng riêng của vật liệu được tính theo công thức sau:
k
a
m
ρ =
V
g/cm3
; kg/l ; kg/m3
; T/m3 (1-1)
Trong đó:
+ mk: khối lượng của vật liệu ở trạng thái khô; g, kg, T;
+ Va: thể tích hoàn toàn đặc của vật liệu; cm3
, m3
, l.
3. Cách xác định
- Việc xác định khối lượng của vật liệu: được thực hiện bằng cách sấy mẫu thí nghiệm ở
nhiệt độ to
= (105 ÷ 110)o
C cho đến khi khối lượng không đổi rồi cân chính xác tới ± 0,1g.
- Thể tích đặc của vật liệu được xác định tùy thuộc vào từng loại vật liệu khác nhau:
+ Đối với vật liệu đặc (thép, kính) hình dạng hình học rõ ràng thì ta đo chính xác tới
± 0,1mm rồi dùng công thức hình học để tính ra Va;
+ Với vật liệu đặc nhưng không có hình dạng hình học rõ ràng thì ta có thể dùng
phương pháp chiếm chỗ trong chất lỏng: thả mẫu vật liệu vào bình chất lỏng, thể tích chất lỏng
dâng lên chính là thể tích đặc của vật liệu.
- Với vật liệu có lỗ rỗng (gạch, bê tông, cát, đá,… ) thì khối lượng riêng của vật liệu được
xác định bằng phương pháp bình tỉ trọng: mẫu được sấy khô rồi nghiền nhỏ, sàng qua sàng tiêu
chuẩn (0,2mm), cân khối lượng bột vật liệu được m1, cho bột vật liệu vào bình tỉ trọng; nếu gọi
thể tích chất lỏng trong bình là V1, thể tích chất lỏng dâng lên trong bình sau khi cho bột vật
liệu vào là V2 và khối lượng bột vật liệu còn lại là m2 thì:
1 2
2 1
m -m
ρ =
V -V
g/cm3
(1-2)
Lưu ý: Chất lỏng dùng để thí nghiệm phải không có phản ứng hóa học với vật liệu. Ví dụ:
khi xác định thể tích đặc của bột xi măng ta dùng xăng mà không được dùng nước.
4. Ý nghĩa vật lí
- Khối lượng riêng phụ thuộc vào thành phần hóa học, thành phần khoáng vật và cấu trúc
của vật liệu.
- Giá trị khối lượng riêng của vật liệu biến đổi trong một phạm vi hẹp, đặc biệt những vật
liệu cùng loại có khối lượng riêng tương tự nhau. Ví dụ: Gạch đất sét có  = 2,65 g/cm3
, bê
tông xi măng có  = 2,6 g/cm3
, cát có  = 2,6 g/cm3
.
- Khối lượng riêng được ứng dụng để phân biệt những loại vật liệu khác nhau và tính toán
thành phần của một số loại vật liệu như vữa, bê tông.

8
II. Khối lượng thể tích
1. Định nghĩa
- Khối lượng thể tích của vật liệu là khối lượng của một đơn vị thể tích vật liệu ở trạng
thái tự nhiên (kể cả các lỗ rỗng).
- Khối lượng thể tích được kí hiệu là v.
Khối lượng thể tích của vật liệu được tính theo công thức sau:
- Khối lượng thể tích khô:
k k
v
o
m
ρ =
V
g/cm3
; kg/l ; kg/m3
; T/m3 (1-3)
- Khối lượng thể tích tự nhiên:
w w
v
o
m
ρ =
V
g/cm3
; kg/l ; kg/m3
; T/m3 (1-4)
Trong đó:
+ mk, mw: lần lượt là khối lượng của vật liệu ở trạng thái khô và trạng thái tự nhiên có
độ ẩm w; g, kg, T;
+ Vo: thể tích tự nhiên của vật liệu; cm3
, m3
, l.
- Việc xác định khối lượng của vật liệu ở trạng thái tự nhiên: cân vật liệu.
- Thể tích tự nhiên của vật liệu được xác định tùy theo từng loại vật liệu:
+ Với mẫu có hình dạng hình học rõ ràng thì ta đo chính xác tới ± 0,1mm rồi dùng
công thức hình học để tính ra Vo;
+ Với mẫu không có hình dạng hình học rõ ràng, sau khi sấy khô cân mẫu được m1,
lấy parafin đun chảy rồi dùng bút lông quét bao bọc mẫu vật liệu đem cân được m2, thả mẫu
vật liệu vào bình chất lỏng. Mức chất lỏng ban đầu trong bình là V1, khi cho mẫu vật liệu đã
bao bọc parafin vào, mức chất lỏng dâng lên là V2, thể tích parafin bao bọc quanh mẫu vật liệu
là Vp thì thể tích tự nhiên của vật liệu là:
p
o V
V
V
V 

 1
2 (1-5)
Trong đó:
+
p
p
m
m
V

1
2 
 ; cm3
; p: khối lượng riêng của parafin; p = 0,9 g/cm3
.
- Với các loại vật liệu rời (xi măng, cát, sỏi,… ) thì ta đổ vật liệu từ một chiều cao nhất
định xuống một ống đong có thể tích biết trước, rồi cân khối lượng của vật liệu ở trong ống
đong, khối lượng thể tích sẽ bằng:
o
v
V
m

 g/cm3
; kg/l (1-6)

9
Trong đó:
+ m: khối lượng của vật liệu đã đổ đầy vào ống đong; g, kg;
+ Vo: thể tích của ca; cm3
, l.
- Khối lượng thể tích của vật liệu phụ thuộc vào loại vật liệu;
- Giá trị khối lượng thể tích của vật liệu xây dựng biến đổi trong một phạm vi rộng. Ví dụ:
Bê tông nặng v = 2400 kg/m3
; gạch đặc v = (1700 ÷ 1900) kg/m3
; bê tông nhẹ v = 1000
kg/m3
; gạch rỗng v = (1200 ÷ 1500) kg/m3
.
- Khối lượng thể tích được ứng dụng để dự đoán một số tính chất cơ bản của vật liệu như:
cường độ chịu lực, độ đặc, độ rỗng, khả năng hút nước,… ; Ngoài ra khối lượng thể tích còn
được dùng để lựa chọn phương tiện vận chuyển, tính toán trọng lượng bản thân kết cấu, tính
toán cấp phối cho bê tông, vữa.
III. Độ đặc, độ rỗng của vật liệu
1. Độ đặc
- Độ đặc của vật liệu là tỉ số giữa thể tích hoàn toàn đặc của vật liệu so với thể tích tự
nhiên của nó. Độ đặc được kí hiệu là đ và xác định theo công thức:
k
a v
o
V ρ
đ = ×100% = ×100%
V ρ
(1-7)
- Đa số các loại vật liệu đều có độ đặc nhỏ hơn 100%, riêng một số loại vật liệu như: thép,
kính thì đ = 100%.
- Độ đặc của vật liệu phụ thuộc vào mức độ rỗng và biến đổi trong phạm vi rộng.
- Thông qua độ đặc của vật liệu có thể dự đoán một số tính chất của vật liệu như cường độ
chịu lực, khả năng cách nhiệt, mức độ hút nước,…
2. Độ rỗng
- Độ rỗng của vật liệu là tỉ số giữa thể tích lỗ rỗng trong vật liệu với thể tích tự nhiên.
- Độ rỗng được kí hiệu là r và tính theo công thức:
k
o a a v
r
o o o
V -V V ρ
V
r = ×100% = ×100% = 1- ×100% =1-đ = 1- ×100%
V V V ρ
     
     
 
   
(1-8)
- Lỗ rỗng trong vật liệu bao gồm lỗ rỗng kín và lỗ rỗng hở:
+ Lỗ rỗng kín là lỗ rỗng riêng biệt, không thông với nhau và không thông với môi
trường bên ngoài. Vật liệu chứa nhiều lỗ rỗng kín thì cách nhiệt tốt;
+ Lỗ rỗng hở là lỗ rỗng thông với môi trường bên ngoài. Vật liệu chứa nhiều lỗ rỗng hở
thì hút ẩm, hút nước cao.
- Độ rỗng của vật liệu cũng biến đổi trong phạm vi rộng. Ví dụ: gạch đất sét đặc
r = 15 ÷ 20%, kính r = 0%, gạch đất sét rỗng 30 ÷ 50%, bê tông nặng r = 5 ÷ 10%.
- Cũng giống như độ đặc thông qua độ rỗng có thể dự đoán một số tính chất của vật liệu
như cường độ chịu lực, khả năng cách nhiệt, độ hút nước,…
IV. Độ mịn

10
- Độ mịn hay độ lớn của vật liệu rời là đại lượng đánh giá kích thước hạt của nó.
- Độ mịn của vật liệu quyết định khả năng tương tác của chúng với môi trường (khả năng
hoạt động hóa học, khả năng phân tán trong môi trường) đồng thời ảnh hưởng nhiều đến độ
rỗng giữa các hạt. Vì vậy, tùy từng loại vật liệu và mục đích sử dụng chúng mà người ta tăng
hay giảm độ mịn của chúng. Đối với vật liệu rời khi xác định độ mịn phải quan tâm đến từng
nhóm hạt, hình dáng, tính chất bề mặt của hạt (góc thấm ướt, tính nháp rám, khả năng hấp thụ
và liên kết với vật liệu khác).
- Độ mịn của vật liệu có thể được xác định bằng cách sàng (% lọt sàng), bằng tỷ diện tích
bề mặt (cm2
/g) hay bằng khả năng lắng đọng,…
B/ Những tính chất có liên quan đến môi trường nước
I. Liên kết giữa nước và vật liệu
Trong vật liệu luôn luôn chứa một lượng nước nhất định. Tùy theo bản chất của vật liệu,
thành phần, tính chất bề mặt và đặc tính lỗ rỗng của nó mà mức độ liên kết giữa nước với vật
liệu có khác nhau. Dựa vào mức độ liên kết đó, nước trong VLXD được chia làm 3 loại:
- Nước hóa học: tham gia vào trong thành phần vật liệu, có liên kết bền với vật liệu. Nước
hóa học chỉ bị bay hơi ở nhiệt độ cao (500o
C). Khi nước hóa học mất đi thì tính chất của vật
liệu bị thay đổi rất lớn. Ví dụ: khoáng kaolinit mất nước nó sẽ mất tính dẻo, amiăng ở nhiệt độ
trên 580o
C bị mất nước hóa học và trở nên rất giòn, cường độ giảm rất nhiều.
- Nước hóa lí (nước hấp phụ): tồn tại trên bề mặt hạt rắn do lực hút tĩnh điện. Lượng nước
này có liên quan đến tính dẫn điện, dẫn nhiệt và khả năng dịch chuyển của các hạt rắn.
- Nước cơ học (nước tự do hay nước mao quản) gần như không có liên kết với vật liệu.
Nó xâm nhập vào vật liệu do tác dụng của lực mao dẫn (nước mao quản) hay lực trọng trường
(nước tự do). Nước cơ học trong vật liệu có thể thay đổi dễ dàng ngay trong điều kiện thường
và nó không làm thay đổi tính chất của vật liệu.
II. Độ ẩm
1. Khái niệm
- Độ ẩm là chỉ tiêu đánh giá lượng nước có tự nhiên trong vật liệu tại thời điểm thí
nghiệm. Ký hiệu: W
- Độ ẩm được tính bằng tỉ lệ phần trăm giữa khối lượng nước có tự nhiên trong mẫu vật
liệu tại thời điểm thí nghiệm với khối lượng mẫu vật liệu ở trạng thái khô:
w k
n
k k
m -m
m
W = ×100% = ×100%
m m
(1-9)
Trong đó:
+ mn: khối lượng nước trong vật liệu do hút ẩm trong không khí tại thời điểm thí
nghiệm;
+ mw, mk: khối lượng của vật liệu khi ẩm và khi khô.
- Lấy mẫu vật liệu trong môi trường không khí đem cân được mw sau đó sấy khô ở nhiệt
độ to
= (105 ÷ 110)o
C cho tới khi khối lượng không đổi đem cân được mk, dùng công thức tính.

11
- Độ ẩm của vật liệu được tạo thành do vật liệu đã hút hơi nước của môi trường không khí
vào trong các lỗ rỗng và ngưng tụ thành pha lỏng.
- Độ ẩm của vật liệu phụ thuộc vào độ ẩm của không khí, độ rỗng, đặc tính của lỗ rỗng và
thành phần của vật liệu. Độ rỗng càng lớn, lỗ rỗng càng hở thì độ ẩm sẽ cao.
- Khi độ ẩm tăng sẽ làm cho thể tích của một số vật liệu tăng, khả năng thu nhiệt tăng
nhưng cường độ chịu lực và khả năng cách nhiệt giảm.
III. Độ hút nước
1. Khái niệm
- Độ hút nước là chỉ tiêu đánh giá khả năng hút và giữ nước của vật liệu khi ta ngâm vật
liệu vào nước ở điều kiện thường (p = 1atm và to
= (27 ± 5)o
C).
- Trong điều kiện đó nước chỉ có thể chui vào những lỗ rỗng hở. Do đó mà độ hút nước
luôn luôn nhỏ hơn độ rỗng của vật liệu. Ví dụ: đỗ rỗng của bê tông nhẹ có thể là 50 ÷ 60%
nhưng độ hút nước của nó chỉ đến 20 ÷ 30% thể tích.
- Độ hút nước được xác định theo khối lượng và theo thể tích.
- Độ hút nước theo khối lượng: là tỉ số giữa khối lượng nước mà vật liệu hút vào với khối
lượng vật liệu khô; kí hiệu là Hp và xác định theo công thức:
'
u k
n
P
k k
m -m
m
H = ×100% = ×100%
m m
(1-10)
- Độ hút nước theo thể tích: là tỉ số giữa thể tích nước mà vật liệu hút vào với thể tích tự
nhiên của vật liệu; kí hiệu là Hv và xác định theo công thức:
u k
n
v
o o n
m -m
V
H = ×100% = ×100%
V V ρ
(1-11)
Trong đó:
+ Vn: thể tích nước mà vật liệu hút vào trong môi trường nước;
+ n: khối lượng riêng của nước; n = 1,0 g/cm3
;
+ m’
n: khối lượng nước mà vật liệu hút vào trong môi trường nước;
+ mu, mk: khối lượng của mẫu vật liệu sau khi đã hút nước (mẫu ướt) và khi khô;
+ Vo: thể tích tự nhiên của vật liệu.
- Mối quan hệ giữa Hp và Hv:
tc
v v
p n
H ρ
=
H ρ
hay
tc
v
v p
n
ρ
H = H ×
ρ
(1-12)
- Lấy mẫu vật liệu đã sấy khô đem cân rồi ngâm vào nước. Với mẫu vật liệu có kích
thước lớn ta dùng phương pháp ngâm từ từ ở điều kiện thường, còn với mẫu vật liệu có kích
thước nhỏ thì dùng phương pháp ngâm một lần ở điều kiện thường. Sau khi vật liệu đã hút no
nước được vớt ra đem cân rồi xác định theo các công thức trên.

12
- Độ hút nước phụ thuộc vào độ rỗng, đặc tính của lỗ rỗng và thành phần của vật liệu. Ví
dụ: độ hút nước theo khối lượng của đá granít là 0,02 ÷ 0,7%, của bê tông nặng 2 ÷ 4%, của
gạch 8 ÷ 15%, của vật liệu cách nhiệt rỗng là 100% và có khi lớn hơn.
- Khi độ hút nước tăng thì thể tích của vật liệu và khả năng thu nhiệt tăng nhưng cường độ
chịu lực và khả năng cách nhiệt giảm đi.
IV. Độ bão hòa nước
1. Khái niệm
- Độ bão hòa nước là độ hút nước cực đại của vật liệu trong điều kiện cưỡng bức (bằng
nhiệt độ hay áp lực).
- Độ bão hòa nước được xác định theo khối lượng và theo thể tích.
- Độ bão hòa nước theo khối lượng là tỉ số phần trăm giữa khối lượng nước mà vật liệu
hút vào đến trạng thái bão hòa so với khối lượng vật liệu ở trạng thái khô và xác định như sau:
bh
bh
bh u k
n
p
k k
m -m
m
H = ×100% = ×100%
m m
(1-13)
- Độ bão hòa nước theo thể tích là tỉ số phần trăm giữa thể tích nước có trong vật liệu khi
bão hòa trong điều kiện cưỡng bức so với thể tích tự nhiên của vật liệu và xác định như sau:
bh
bh
bh u k
n
v
o o n
m -m
V
H = ×100% = ×100%
V V ρ
(1-14)
Trong đó:
+ bh
n
V : thể tích nước vật liệu hút vào đến trạng thái bão hòa;
+ n: khối lượng riêng của nước; n = 1,0 g/cm3
;
+ bh
n
m : khối lượng nước mà vật liệu hút vào đến trạng thái bão hòa;
+ bh
u
m , mk: khối lượng của vật liệu khi đã bão hòa nước và khi khô;
+ Vo: thể tích tự nhiên của vật liệu.
Có hai phương pháp xác định độ bão hòa nước:
- Phương pháp nhiệt độ: đun mẫu vật liệu trong nước sôi 4 giờ, để nguội rồi vớt mẫu ra
cân và tính toán.
- Phương pháp chân không: ngâm mẫu vật liệu đã sấy khô trong một bình kín, hạ áp lực
trong bình xuống 20 mmHg cho đến khi không còn bọt khí thoát ra ngoài thì trả lại áp lực bình
thường và giữ thêm 2 giờ nữa rồi vớt ra cân và tính toán.
- Độ bão hòa nước của vật liệu không những phụ thuộc vào thành phần và độ rỗng mà còn
phụ thuộc vào tính chất của các lỗ rỗng, do đó độ bão hòa nước được đánh giá bằng hệ số bão
hòa Cbh thông qua độ bão hòa nước theo thể tích bh
v
H và độ rỗng r:

13
bh
v
bh
H
C =
r
(1-15)
- Cbh có giá trị thay đổi từ 0 (tất cả các lỗ rỗng trong vật liệu là kín) đến 1(tất cả các lỗ
rỗng là hở)
- Khi vật liệu bị bão hòa nước sẽ làm thể tích vật liệu và khả năng dẫn nhiệt tăng nhưng
khả năng cách nhiệt và đặc biệt là cường độ chịu lực giảm đi. Do đó mức độ bền nước của vật
liệu được đánh giá bằng hệ số mềm Km tính theo công thức sau:
bh
m
k
R
K =
R
(1-16)
- Km có thể thay đổi từ 0 (đất sét bị phân rã) đến 1 (kim loại). Những vật liệu có
Km > 0,75 là vật liệu chịu nước, có thể dùng cho các công trình thủy công.
V. Tính thấm nước
- Tính thấm nước là tính chất để cho nước thấm qua khi có độ chênh lệch áp lực. Tính
thấm nước được đặc trưng bằng hệ số thấm Kth (m/h):
n
th
1 2
V ×a
K =
S×(p -p )×t
(1-17)
- Kth: thể tích nước m3
thấm qua bức tường có chiều dày a = 1m, diện tích S = 1m2
sau
thời gian t = 1h khi độ chênh lệch áp lực thủy tĩnh ở 2 mặt là p1 - p2 = 1m cột nước.
- Tùy thuộc vào từng loại vật liệu mà có cách đánh giá tính thấm nước khác nhau. Ví dụ:
tính thấm nước của ngói lợp được đánh giá bằng thời gian xuyên nước qua viên ngói..
- Mức độ thấm nước của vật liệu phụ thuộc vào bản chất của vật liệu, độ rỗng, tính chất
của lỗ rỗng và áp lực nước lên vật liệu. Nếu vật liệu có nhiều lỗ rỗng lớn và thông nhau thì
mức độ thấm nước sẽ lớn hơn khi vật liệu có nhiều lỗ rỗng nhỏ và cách nhau.
VI. Tính thấm hơi và thấm khí
- Sự thấm hơi và thấm khí qua lỗ rỗng và vết nứt của vật liệu xảy ra khi trên 2 mặt vật liệu
xuất hiện độ chênh lệch áp lực hơi hoặc khí và được tính theo công thức:
ρ
th
V ×a
K =
S×t×ΔP
(1-18)
Trong đó:
+ V: lượng khí có mật độ ; m3
;
+ S: diện tích thấm; m2
;
+ a: chiều dày thấm của mẫu vật liệu; m;
+ t: thời gian thấm; h;
+ P: độ chênh lệch áp lực khí ở hai bên; kG/cm2
.
- Vật liệu làm tường bao che cho các công trình dân dụng không có điều hòa nhiệt độ cần
có hệ số thấm hơi nhất định vì nó sẽ được thông gió một cách tự nhiên. Nhưng một số công
trình cần tránh sự xâm nhập của hơi nước như nhà máy sợi, đặc biệt là các hầm chống hơi độc
thì yêu cầu Kth càng nhỏ càng tốt. Do đó tùy thuộc vào tính chất công trình, điều kiện môi

14
trường mà lựa chọn vật liệu có hệ số thấm hơi và thấm khí sao cho đảm bảo được điều kiện vệ
sinh công nghiệp và môi trường.
VII. Hiện tượng mao dẫn
- Hiện tượng mao dẫn là tính dẫn nước lên cao trong các mao quản của vật liệu.
- Hiện tượng này xảy ra khi ngâm một phần vật liệu vào trong nước, chẳng hạn khi ngâm
1/2 viên gạch vào chậu nước để một thời gian ta thấy vết ẩm của viên gạch cao hơn mực nước
trong chậu, đây là hiện tượng mao dẫn của gạch.
- Hiện tượng mao dẫn của nền móng làm cho chân tường bị ẩm ướt, công trình kém bền
vững. Để khắc phục hiện tượng này, trước khi xây tường nên trát lên bề mặt móng một lớp vật
liệu chống ẩm bằng vữa xi măng mác cao dày (2 ÷ 3)cm hoặc quét một lớp nhựa đường.
C/ Những tính chất có liên quan đến nhiệt
I. Tính dẫn nhiệt
- Tính dẫn nhiệt là tính chất để cho nhiệt truyền qua từ mặt này sang mặt khác.
- Khi chế độ truyền nhiệt ổn định và vật liệu có dạng tấm phẳng thì nhiệt lượng Q (kCal)
truyền qua vật liệu được tính bằng công thức:
tb
F×Δt×τ
Q = λ ×
δ
(1-19)
Trong đó:
+ F: diện tích bề mặt của tấm vật liệu; m2
;
+ t: độ chênh lệch nhiệt độ ở hai bề mặt tấm vật liệu; o
C;
+ : thời gian nhiệt truyền qua; h;
+ : chiều dày của tấm vật liệu; m;
+ : hệ số dẫn nhiệt; kCal/m.o
C.h.
- Khi F = 1m2
, t = 1o
C,  = 1 h,  = 1m thì  = Q. Do vậy, hệ số dẫn nhiệt là nhiệt lượng
truyền qua một tấm tường có diện tích bằng 1m2
với chiều dày là 1m trong khoảng thời gian 1h
khi độ chênh lệch nhiệt độ giữa hai bên tấm tường là 1o
C.
- Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: loại vật liệu, cấu trúc, độ
rỗng và tính chất của các lỗ rỗng. Vì vậy, vật liệu càng rỗng thì dẫn nhiệt càng kém (cách nhiệt
tốt) hay vật liệu càng nặng (v càng lớn) thì dẫn nhiệt càng tốt.
- Hệ số dẫn nhiệt có thể xác định bằng công thức thực nghiệm:
+ Đối với vật liệu trong điều kiện lí tưởng (W = 1 ÷ 7%; t = (27 ± 2)o
C thì:
k 2
v
λ = 0,0196+0,22(ρ ) -0,14 ; kCal/m.o
C.h (1-20)
+ Hệ số dẫn nhiệt thay đổi theo nhiệt độ:
t o
λ = λ (1+0,002t) ; kCal/m.o
C.h (1-21)
Trong đó:
+ o
 : hệ số dẫn nhiệt của vật liệu ở 0o
C;
+ t
 : hệ số dẫn nhiệt của vật liệu ở to
C;

15
+ t: nhiệt độ trung bình của vật liệu.
- Hệ số dẫn nhiệt được dùng để lựa chọn vật liệu cho các kết cấu bao che và tính toán kết
cấu để bảo vệ các thiết bị nhiệt.
II. Nhiệt dung và nhiệt dung riêng
- Nhiệt dung là nhiệt lượng Q (kCal) mà vật liệu thu vào khi nung nóng và được xác định
theo công thức sau:
2 1
Q = C×m×(t - t ) (1-22)
Trong đó:
+ C: nhiệt dung riêng của vật liệu; kCal/kg.o
C;
+ m: khối lượng của vật liệu; kg;
+ t2, t1: nhiệt độ của vật liệu sau và trước khi nung nóng; o
C.
- Khi m = 1kg, t2 - t1 = 1o
C thì C = Q. Vậy nhiệt dung riêng là nhiệt lượng cần để nung
nóng 1kg vật liệu lên 1o
C.
- Nhiệt dung riêng của vật liệu phụ thuộc vào loại vật liệu: nhiệt dung riêng của vật liệu
vô cơ thường dao động từ (0,75 ÷ 0,92) kCal/kg.o
C; của vật liệu hữu cơ (gỗ) là 0,7 kCal/kg.o
C;
nước là 1 kCal/kg.o
C.
- Khi độ ẩm của vật liệu tăng thì nhiệt dung riêng của nó tăng lên:
k n
W
C + W×C
C =
1+ W
(1-23)
Trong đó:
C, CW, Cn: nhiệt dung riêng của vật liệu khô, vật liệu có độ ẩm là W và của nước.
- Nhiệt dung riêng phụ thuộc vào thành phần cấu tạo của vật liệu: khi vật liệu là hỗn hợp
của nhiều vật liệu thành phần có nhiệt dung riêng là C1, C2, …, Cn và khối lượng tương ứng là
m1, m2, …, mn thì nhiệt dung riêng của vật liệu hỗn hợp này được tính theo công thức sau:
1 1 2 2 n n
1 2 n
m C + m C +...+ m C
C =
m + m +...+ m
(1-24)
- Chỉ tiêu nhiệt dung được dùng để tính toán nhiệt lượng khi gia công nhiệt VLXD và lựa
chọn vật liệu trong các trạm nhiệt.
III. Tính chống cháy và tính chịu lửa
- 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 vật liệu dưới tác dụng của ngọn lửa hay nhiệt độ cao mà
không bị cháy và không biến hình như gạch ngói, bê tông,… Trong nhóm này bao gồm những
vật liệu không cháy nhưng bị biến hình lớn (thép) hoặc bị phân hủy (đá vôi, đá dolomit) ở
nhiệt độ cao. Những kết cấu như vậy cần được bảo vệ bằng những loại vật liệu bền chống
cháy;
+ Vật liệu khó cháy là vật liệu bị cháy dưới tác dụng của ngọn lửa hay nhiệt độ cao
nhưng khi ngừng tác nhân gây cháy thì vật liệu cũng ngừng cháy như bê tông atfan, gỗ tẩm
chất chống cháy, fibrolit,… ;

16
+ Vật liệu dễ cháy là vật liệu có thể cháy bùng lên dưới tác dụng của ngọn lửa hay
nhiệt độ cao. Tất cả những loại vật liệu hữu cơ đều nằm trong nhóm này. Vì vậy chúng cần
được bảo vệ bằng những vật liệu chống cháy.
- 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 người ta chia vật liệu ra làm 3 nhóm:
+ Vật liệu chịu lửa (chịu được nhiệt độ  1580o
C);
+ Vật liệu khó chảy (chịu được nhiệt độ từ 1350o
C đến 1580o
C);
+ Vật liệu dễ chảy (chịu nhiệt độ < 1350o
C).

17
§3. CÁC TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG
I. Tính biến dạng của vật liệu
- Khái niệm: tính biến dạng của vật liệu là tính chất có thể thay đổi hình dáng, kích thước
dưới sự tác dụng của tải trọng bên ngoài.
- Dựa vào đặc tính của biến dạng người ta chia ra biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo.
1. Biến dạng đàn hồi
- Biến dạng đàn hồi là phần biến dạng hoàn toàn mất đi khi thôi tác dụng tải trọng (vật
liệu khôi phục lại hình dáng và kích thước ban đầu sau khi thôi tác dụng ngoại lực, ví dụ như
quả bóng cao su hay lò xo);
- Biến dạng đàn hồi thường xảy ra khi tải trọng tác dụng bé và ngắn hạn. Tính đàn hồi
được đặc trưng bằng môđun đàn hồi E
σ
E =
ε
(1-25)
Trong đó:
+ : ứng suất; kG/cm2
;
+ : biến dạng tương đối.
- Khi lực tác dụng lên vật liệu có kích thước ban đầu là l, làm nó thay đổi một lượng là Δl
thì biến dạng tương đối của vật liệu là:
Δl
ε =
l
(1-26)
- Điều kiện của biến dạng đàn hồi: ngoại lực tác dụng lên vật liệu chưa vượt quá lực
tương tác giữa các chất điểm. Công do ngoại lực sinh ra sẽ biến thành nội năng của vật liệu, đó
chính là năng lượng đàn hồi và khi bỏ tác dụng của ngoại lực, năng lượng đàn hồi sẽ chuyển
lại thành công để dịch chuyển các chất điểm về vị trí cân bằng làm cho biến dạng triệt tiêu.
2. Biến dạng dẻo
- Biến dạng dẻo (biến dạng dư): phần biến dạng không mất đi khi thôi tác dụng tải trọng.
- Biến dạng dẻo xảy ra khi tải trọng tác dụng đủ lớn và lâu dài.
- Nguyên nhân gây ra biến dạng dẻo: lực tác dụng đã vượt quá lực tương tác giữa các
chất điểm, phá vỡ cấu trúc của vật liệu làm cho các chất điểm có chuyển dịch tương đối. Do đó
biến dạng vẫn còn tồn tại khi loại bỏ ngoại lực
Căn cứ vào hiện tượng biến dạng dẻo của vật liệu trước khi phá hoại để phân biệt vật liệu
thuộc loại dẻo hay giòn.
+ Vật liệu giòn: trước khi bị phá hoại không có hiện tượng biến dạng dẻo (hoặc rất
nhỏ). Cường độ đặc trưng là cường độ chịu nén.
Ví dụ: vật liệu giòn như đá, bê tông, gang, trước khi bị phá hoại không xảy ra hiện
tượng biến dạng dẻo.
+ Vật liệu dẻo: Trước khi bị phá hoại có hiện tượng biến dạng dẻo rõ rệt. Cường độ
đặc trưng là cường độ chịu kéo.
Ví dụ: Vật liệu dẻo như thép ít carbon, bitum, trước khi bị phá hoại có hiện tượng biến
dạng dẻo rõ rệt.

18
+ Tính dẻo và tính giòn còn phụ thuộc vào nhiệt độ, độ ẩm và tốc độ tăng tải.
Ví dụ: bitum khi tăng lực nén nhanh hoặc nén ở nhiệt độ thấp thì vật liệu có tính giòn.
Ngược lại vật liệu có tính dẻo. Đất sét khô thì giòn, đất sét ẩm thì dẻo.
II. Cường độ của vật liệu
- Khái niệm: Cường độ (độ bền) là khả năng của vật liệu chống lại sự phá hoại của ứng
suất xuất hiện trong vật liệu do tác động của ngoại lực hoặc do điều kiện môi trường.
- Cường độ của vật liệu được biểu thị bằng giới hạn sức chịu nén, sức chịu uốn, sức chịu
kéo, sức chịu cắt,… của vật liệu.
+ Cường độ tiêu chuẩn là cường độ của vật liệu khi mẫu có hình dạng kích thước tiêu
chuẩn được chế tạo, dưỡng hộ trong điều kiện tiêu chuẩn, thí nghiệm theo phương pháp chuẩn.
+ Mác vật liệu (đối với các vật liệu mà cường độ là chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh
giá chất lượng) là số hiệu chỉ giới hạn cường độ, là đại lượng không thứ nguyên do Nhà nước
quy định căn cứ vào cường độ tiêu chuẩn.
- Có hai phương pháp xác định cường độ của vật liệu:
+ Phương pháp phá hoại: xác định cường độ của vật liệu trên những mẫu tiêu chuẩn
Phụ lục 1.1. Vì vật liệu có cấu tạo không đồng nhất nên cường độ của nó được tính bằng cường
độ trung bình của một nhóm mẫu thí nghiệm (thường không ít hơn 3 mẫu). Phương pháp này
bị ảnh hưởng lớn do hình dạng, kích thước, trạng thái bề mặt của mẫu thí nghiệm.
 Cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo:
n,k(max)
n,k
P
R =
F
(kG/cm2
, N/mm2
, MPa)
Trong đó:
+ Pn,kmax: tải trọng lớn nhất gây nên phá hoại mẫu (Kgf, N, MPa);
+ F: diện tích tiết diện của mẫu (cm2
).
 Cường độ chịu uốn: chế tạo mẫu dạng dầm (thanh)
Trường hợp 1: đặt 1 tải ở giữa
2
/
, cm
kG
2
u
u
u
bh
Pl
.
2
3
W
M
R 

Trường hợp 2: đặt 2 tải bằng nhau đối xứng với điểm giữa
  2
/
,
.
2
3
cm
kG
2
u
u
u
bh
a
-
l
P
W
M
R 


19
Phụ lục 1.1: Mẫu vật liệu tiêu chuẩn (xác định cường độ của vật liệu theo PP phá hoại)
Hình dạng mẫu Công thức tính Vật liệu
Kích thước
mẫu chuẩn, cm
Cường độ nén
2
a
P
R 
Bê tông 15 x 15 x 15
Vữa 7,07 x 7,07 x 7,07
Đá thiên nhiên 5 x 5 x 5
2
4
d
P
R


Bê tông d = 15 ; h = 30
Đá thiên nhiên d = h = 5, 7, 10, 15
2
a
P
R 
Bê tông
a = 10, 15, 20
h = 40, 60, 80
Gỗ a = 2 ; h = 3
b
a
P
R
.
 Gạch
a = 10,5 ; b = 10,3 ;
h = 13
S
P
R  Xi măng a = 4 ; S = 25cm2
100
.
1
2
1
m
m
m
Da

 Cốt liệu lớn cho
bê tông
d = h = 15
Cường độ uốn
2
2
3
bh
Pl
Ru 
Xi măng 4 x 4 x 16
Gạch 11 x 6 x 18
2
2
bh
Pl
Ru 
Bê tông 15 x 15 x 60
Gỗ 2 x 2 x 30
Cường độ kéo
2
4
d
P
Rk

 Bê tông
5 x 5 x 50
10 x 10 x 80
2
a
P
Rk  Thép
d = 1
l = 5 ; l  10d
dl
p
Rk

2
 Bê tông d = 15

20
+ Phương pháp không phá hoại: là phương pháp xác định cường độ của vật liệu mà
không phá hoại maẫu. Phương pháp này rất tiện lợi cho công việc xác định cường độ của cấu
kiện hoặc kết cấu công trình. Phương pháp âm học được dùng rộng rãi nhất, cường độ vật liệu
gián tiếp được đánh giá qua tốc độ truyền sóng siêu âm qua nó. Đối với vật liệu hỗn hợp (bê
tông) người ta hay dùng phương pháp siêu âm xung
- Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ vật liệu.
+ Các yếu tố phụ thuộc vào bản thân cấu tạo vật liệu:
 Vật liệu có cấu trúc kết tinh hoàn thiện có cường độ cao hơn vật liệu có cấu trúc
kết tinh không hoàn thiện
 Vật liệu có kiến trúc kết tinh mịn có cường độ cao hơn vật liệu có kiến trúc kết
tinh thô.
 Vật liệu có cấu tạo rỗng có cường độ thấp hơn vật liệu đặc chắc vì nó có độ rỗng
tương đối lớn, lực liên kết giữa các chất điểm yếu, diện tích chịu lực giảm, ứng suất tập trung ở
gần lỗ rỗng, nên khả năng chịu lực kém.
 Vật liệu có cấu tạo dạng lớp hoặc sợi, thành phần cấu tạo phân bố theo chiều
nhất định nên cường độ theo mỗi hướng khác nhau (tính dị hướng).
+ Các yếu tố phụ thuộc vào điều kiện thí nghiệm:
 Hình dạng và kích thước mẫu: mẫu có hình dạng khác nhau thì trị số đo cường
độ cũng khác nhau. Ví dụ : trong thí nghiệm nén mẫu thì mẫu có kích thước càng bé, chiều cao
càng thấp thì trị số đo R sẽ cao, mẫu hình trụ có trị số đo R thấp hơn mẫu hình lăng trụ.
 Đặc trưng bề mặt: trong thí nghiệm nén thì mẫu có bề mặt trơn láng, lực ma sát
sẽ nhỏ, cường độ sẽ thấp và ngược lại
 Tốc độ tăng tải: khi tốc độ tăng lực càng nhanh, tốc độ biến hình của vật liệu
chậm (tương đối) so với tốc độ tăng tải nên trị số đo R sẽ cao hơn so với thực tế.
 Nhiệt độ và độ ẩm của môi trường: có ảnh hưởng đến cường độ. Đối với vật liệu
nhạy cảm với nhiệt độ và độ ẩm thì ảnh hưởng của chúng đến cường độ là rất lớn.
- Do đó, để so sánh khả năng chịu lực của vật liệu người ta thường tiến hành thí nghiệm
trong những điều kiện tiêu chuẩn. Khi đó, dựa vào cường độ của vật liệu (cường độ giới hạn)
để định ra mác của vật liệu:
+ Xác định mác của vật liệu giòn (bê tông, gạch) chủ yếu dựa vào cường độ chịu nén,
còn vật liệu dẻo (thép) thì dựa vào cường độ chịu kéo.
III. Độ cứng
1. Khái niệm
- Độ cứng của vật liệu là khả năng của vật liệu chống lại sự đâm xuyên của các vật liệu
khác cứng hơn nó.
- Tính chất này rất quan trọng đối với vật liệu làm mặt đường, làm trụ cầu, làm mặt sàn…
Nó có ảnh hưởng nhiều đến tính chất chịu mài mòn.
2. Các phương pháp xác định độ cứng
- Có 2 phương pháp xác định độ cứng:
a) Dùng bảng thang độ cứng Mohs: đối với các khoáng vật
Các khoáng vật được sắp xếp theo thứ tự từ 1 đến 10 tức là từ mềm cho đến cứng.

21
Bảng 1.1: Bảng thang độ cứng Mohs
Bậc thang Mohs Tên khoáng vật Đặc trưng độ cứng
1
Talc 3MgO.4SiO2.H2O
Hoặc đá phấn Mg3.(Si4O10).(OH)2
Mềm, có thể rạch được bề
mặt bằng móng tay.
2 Thạch cao CaSO4.2H2O
3 Canxit CaCO3 hoặc anhydrite CaSO4
Cứng vừa, có thể rạch
thành vệt lên bề mặt bằng
dao thép ấn mạnh.
4 Flourine CaF2
5 Apatite Ca5(PO4)3.F,Cl
6
Feldspath Kali K2O.Al2O3.6SiO2
Feldspath Natri Na2O.Al2O3.6SiO2
Feldspath Canxi Ca2O.Al2O3.2SiO2
Cứng đến rất cứng, rạch
được thành vệt lên tấm
kính.
7 Thạch anh SiO2
8 Topaze Al2(SiO4)(P3OH)2
9 Coridon Al2O3
10 Kim cương C
b) Dùng phương pháp Brinen: đối với bêtông, gỗ, thép, vật liệu bằng chất dẻo
- Cách xác định độ cứng Brinen:
+ Dùng 1 viên bi thép đặc biệt có đường kính D (mm);
+ Đem ấn viên bi thép vào vật liệu định thử (bêtông, gỗ, …) bằng 1 lực P;
+ Đo đường kính của vết lõm xuất hiện trên vật liệu d (mm).
- Công thức:
 
2 2
2
BR
P P
H
S D D D d

 
 
Trong đó:
+ S: diện tích tiết diện vết lõm hình chỏm cầu (mm2
);
+ D: đường kính bi thép (mm). D = 10; 5; 2,5; 1 mm;
+ d: đường kính vết lõm (mm);
+ P: lực ấn bi thép vào mẫu vật liệu (Kgf; N). Nó phụ
thuộc vào đường kính D của viên bi và vào loại vật liệu định
thử. Lực P được xác định bằng công thức: P = KD2
;
+ K: hệ số, phụ thuộc vào tính chất của vật liệu thử.
Ví dụ: Đối với kim loại đen K = 30
Đối với kim loại màu K = 10
Đối với kim loại mềm K = 3
- HBR càng lớn thì vật liệu đó càng cứng.
- Đường kính d càng nhỏ tức độ lún sâu càng lớn thì vật liệu đó càng mềm.

22
IV. ĐỘ MÀI MÒN
1. Định nghĩa
- Độ mài mòn là khả năng của vật liệu chịu tác dụng của lực ma sát.Hiện tượng này
thường gặp ở mặt đường, mặt cầu và đường ray.
2. Cách xác định độ mài mòn trên máy thử mài mòn
- Mẫu thử: chuẩn bị đường kính mẫu d = 2,5cm; chiều cao
mẫu là h = 5cm.
- Kẹp mẫu trên bàn quay và cho quay với tốc độ là 33
vòng/phút.
- Cho bàn quay quay 1000 vòng đồng thời rải cát thạch anh
(có đường kính d = 0,3 ÷ 0,6 mm); với điều kiện: tối thiểu rải cát
là 2,5 lít/1000 vòng.
- Lấy mẫu, cân mẫu để xác định độ mài mòn Mm như sau:
1 2
m
m -m
M =
F
(g/cm2
)
Trong đó:
G1, G2: khối lượng của mẫu trước và sau khi quay 1000 vòng (g);
F: diện tích của mẫu thí nghiệm (cm2
).
Ví dụ:
Độ mài mòn của đá granite Mm = 0,1 ÷ 0,5 g/cm2
Độ mài mòn của đá thạch anh Mm = 0,06 ÷ 0,12 g/cm2
Độ mài mòn của đá vôi đặc Mm = 0,3 ÷ 0,8 g/cm2
Độ mài mòn của gốm lát nền Mm = 0,25 ÷ 0,3 g/cm2
V. Độ hao mòn
- Độ hao mòn đặc trưng cho độ hao hụt của vật liệu vừa do cọ mòn vừa do va chạm.
- Độ hao mòn Q được thí nghiệm trên máy Đevan (tham khảo giáo trình)
1 2
1
m -m
Q = ×100%
m
(1-28)
Trong đó:
+ m1: khối lượng của hỗn hợp vật liệu trước khi thí nghiệm;
+ m2: khối lượng của hỗn hợp vật liệu sau khi thí nghiệm (máy quay 10.000 vòng rồi
sàng qua sàng 2mm).
- Dựa vào độ hao mòn vật liệu được phân ra: chống hao mòn rất khỏe (Q < 4%), khỏe
(Q = 4 ÷ 6%), trung bình (Q = 6 ÷ 10%), yếu (Q = 10 ÷ 15%), rất yếu (Q > 15%).
VI. Hệ số phẩm chất
Nếu đánh giá chất lượng của vật liệu mà chỉ dựa vào cường độ cao thì chưa đủ, mà còn
phải xét đến phẩm chất của nó, dựa vào hệ số phẩm chất của vật liệu.
1. Định nghĩa

23
Hệ số phẩm chất của vật liệu Kpc là tỉ số giữa cường độ chịu nén và khối lượng thể tích
của vật liệu.
Hệ số phẩm chất được dùng để đánh giá phẩm chất của vật liệu đó.
2. Công thức
pc
v
R
K =

Trong đó:
+ R: cường độ giới hạn của vật liệu (Kgf/cm2
);
+ v: khối lượng thể tích của vật liệu (kg/cm3
).
Hệ số phẩm chất của vật liệu càng lớn thì vật liệu đó càng tốt.
3. Trị số gần đúng của Kpc một số loại vật liệu
- Thép tốt Kpc = 1,27
- Gỗ xoan Kpc = 0,70
- Thép CT3 Kpc = 0,51
- Bêtông nặng (mác 150) Kpc = 0,06
- Khối gạch xây (mác 50) Kpc = 0,029
VII. Tuổi thọ
- Là tính chất của vật liệu giữ được khả năng làm việc trong một thời gian nhất định. Tuổi
thọ của vật liệu và tuổi thọ của công trình có quan hệ chặt chẽ với nhau. Những công trình khó
sửa chữa, khó thay thế thì tuổi thọ của vật liệu lớn hơn tuổi thọ của công trình.
- Để xác định tuổi thọ của vật liệu người ta dùng phương pháp quan sát thực tế những
biến đổi tính chất của nó (phải quan trắc trong thời gian dài hàng chục năm) hoặc dùng phương
pháp mô phỏng những yếu tố tác dụng lên vật liệu trong quá trình sử dụng với cường độ mạnh
hơn nhiều lần để rút ngắn thời gian thí nghiệm). Dựa vào tuổi thọ để lựa chọn vật liệu phù hợp
với từng loại công trình.

24
CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP ÔN TẬP CHƯƠNG 1
1. Trong nhöõng chæ tieâu cô lyù cuûa vaät lieäu xaây döïng, söï thay ñoåi chæ tieâu naøo aûnh höôûng tröïc tieáp
ñeán theå tích vaø khaû naêng thu nhieät cuûa vaät lieäu ? Vì sao ?
2. Vì sao vaät lieäu coù caáu truùc toå ong coù khaû naêng caùch nhieät, caùch aâm toát hôn vaät lieäu coù caáu truùc
ñaëc ?
3. Ñoä roãng vaø tính chaát loã roãng aûnh höôûng tôùi caùc tinh chaát chuû yeáu cuûa vaät lieäu nhö theá naøo ?
4. Cho bieát yù nghóa cuûa heä soá baõo hoøa vaø heä soá meàm trong vieäc choïn vaät lieäu duøng cho xaây döïng
coâng trình
5. Phaân tích aûnh höôûng cuûa caáu truùc vaø caáu taïo cuûa vaät lieäu xaây döïng ñeán khaû naêng truyeàn nhieät
cuûa chuùng. Töø ñoù ruùt ra nguyeân lyù cheá taïo vaät lieäu caùch nhieät.
6. Quaù trình trao ñoåi nöôùc giöõa vaät lieäu xaây döïng vôùi moâi tröôøng ñöôïc ñaùnh giaù baèng nhöõng chæ
tieâu naøo ?
7. Bieán daïng laø gì ? Theá naøo laø bieán daïng deûo vaø bieán daïng ñaøn hoài ?
8. Trình baøy caùc daïng lieân keát giöõa nöôùc vaø vaät lieäu xaây döïng. Trong ñoù, daïng lieân keát naøo aûnh
höôûng tröïc tieáp ñeán tính chaát cô lyù cuûa vaät lieäu xaây döïng.
9. Cho bieát caùc thaønh phaàn ñaëc tröng cuûa vaät lieäu xaây döïng. Thaønh phaàn naøo quyeát ñònh tính chaát
cô baûn cuûa vaät lieäu xaây döïng? Giaûi thích.
10. Thieát laäp coâng thöùc sau:
1
k
v






v
k
: khoái löôïng theå tích khoâ cuûa vaät lieäu (g/cm3
)
: khoái löôïng theå tích töï nhieân cuûa vaät lieäu (g/cm3
)
: ñoä aåm cuûa vaät lieäu ôû traïng thaùi töï nhieân
11. Thieát laäp coâng thöùc xaùc ñònh heä soá thu nhieät theo ñoä aåm:






1
C
.
C
C n
k
Ck , C , Cn: heä soá thu nhieät cuûa vaät lieäu khoâ, vaät lieäu coù ñoä aåm  vaø cuûa nöôùc
12. Thieát laäp coâng thöùc xaùc ñònh heä soá thu nhieät cuûa hoãn hôïp goàm nhieàu thaønh phaàn coù caùc heä soá
thu nhieät khaùc nhau C1, C2, ..,Cn vôùi khoái löôïng thaønh phaàn töông öùng laø M1, M2, …, Mn:
n
2
1
n
n
2
2
1
1
M
...
M
M
M
.
C
...
M
.
C
M
.
C
C







13. Moät maãu ñaù töï nhieân coù ñöôøng kính laø 5cm, chieàu cao 5cm. ÔÛ traïng thaùi khoâ coù khoái löôïng laø
245g. Sau khi huùt no nöôùc khoái löôïng taêng leân ñeán 249g. Xaùc ñònh khoái löôïng theå tích khoâ vaø ñoä
huùt nöôùc cuûa ñaù naøy.
v = 2,5 g/cm3
; HP = 1,63% ; Hv = 4,08%
14. Moät maãu ñaù khoâ coù khoái löôïng laø 77g, sau khi huùt nöôùc caân ñöôïc 79g. Tính khoái löôïng theå
tích khoâ, ñoä ñaëc vaø ñoä roãng cuûa ñaù neáu khoái löôïng rieâng cuûa noù laø 2,67 g/cm3
, ñoä huùt nöôùc theo
theå tích laø 4,28%.
v
k
= 1,65 g/cm3
; ñ = 62% ; r = 38%

25
15. Moät maãu ñaù coù khoái löôïng theå tích khoâ laø 2,7 g/cm3
. Khi cho maãu huùt nöôùc döôùi aùp löïc cao
thì maãu coù ñoä huùt nöôùc theo khoái löôïng laø 3,71%. Bieát Cbh = 0,8 ; n = 1,05 g/cm3
. Haõy xaùc ñònh
khoái löôïng rieâng cuûa maãu ñaù naøy.
 = 3,1 g/cm3
16. Moät maãu vaät lieäu ñeå trong khoâng khí coù khoái löôïng theå tích töï nhieân laø 1400 kg/m3
vaø ñoä aåm
3%. Sau khi maãu huùt nöôùc ñeán baõo hoøa thì khoái löôïng theå tích cuûa noù laø 1700kg/m3
. Cho heä soá
baõo hoøa Cbh = 1,00. Haõy xaùc ñònh ñoä roãng cuûa vaät lieäu naøy.
r = 34,1%
17. Moät loaïi gaïch phoàng khoâ ôû 00
C coù heä soá truyeàn nhieät laø 0,36 kCal/m.0
C.h, khoái löôïng rieâng
laø 2,6 g/cm3
. Haõy xaùc ñònh ñoä roãng cuûa loaïi gaïch naøy.
r = 59%
18. Moät cuïc ñaù voâi khoâ coù khoái löôïng laø 50kg ñöôïc ñoát noùng töø t1 = 150
C leân t2 = 400
C vôùi löôïng
nhieät tieâu toán höõu ích laø 260 kCal. Sau khi cho maãu huùt no nöôùc vaø ñeå nguoäi, khoái löôïng cuûa noù
taêng theâm 1kg. Xaùc ñònh söï thay ñoåi nhieät dung cuûa ñaù voâi vaø tính nhieät dung theå tích cuûa noù.
Bieát khoái löôïng theå tích khoâ cuûa ñaù laø 2000 kg/m3
.
Ckhoâ = 0,21kCal/kg.o
; Caåm = 0,226kCal/kg.o
C ; Cv
khoâ = 420kCal/m3
.o
C ; Cv
aåm = 461kCal/ m3
.o
C
19. Haõy so saùnh xem chieàu cao böùc töôøng coù theå taêng leân bao nhieâu laàn khi thay taám töôøng ñaù
hoäc coù khoái löôïng theå tích laø 2000 kg/m3
baèng caùc vaät lieäu :
Gaïch xaây coù v = 1850 kg/m3
, Rg = 65 kG/cm2
;
Beâ toâng xoáp coù v = 1350 kg/m3
, Rx = 35 kG/cm2
;
Cho bieát ñaù hoäc coù Rñ = 200 kG/cm2
, chieàu daøy töôøng khoâng thay ñoåi vaø baèng 0,64m. giaû
thieát chæ tính töôøng chòu taùc duïng cuûa taûi troïng baûn thaân.
Töôøng gaïch : h = 351,4 m ; Töôøng BT xoáp : h = 259,3 m
20. Haõy tính khoái löôïng theå tích cuûa vaät lieäu ôû ñoä aåm 20%. Cho bieát khoái löôïng rieâng cuûa vaät lieäu
laø 2,6g/cm3
; ñoä roãng laø 20%; khi ñoä aåm taêng 1% thì ñoä taêng trung bình veà theå tích vaät lieäu laø
0,2%
v20% = 2,4 g/cm3
21. Moät loaïi vaät lieäu ôû ñoä aåm 0% coù khoái löôïng theå tích laø 2,4 g/cm3
; sau khi baõo hoøa nöôùc, khoái
löôïng theå tích laø 2,7g/cm3
vaø heä soá baõo hoøa nöôùc laø 0,9. Haõy xaùc ñònh ñoä roãng cuûa vaät lieäu naøy
neáu laáy khoái löôïng theå tích cuûa nöôùc laø 0,98 g/cm3
vaø coi nhö theå tích cuûa vaät lieäu khoâng thay ñoåi.
r = 34%
22. Moät loaïi vaät lieäu ôû ñoä aåm 20% coù khoái löôïng theå tích laø 1,8g/cm3
vaø ôû traïng thaùi baõo hoøa nöôùc
coù khoái löôïng theå tích laø 2,0g/cm3
. Khoái löôïng rieâng cuûa vaät lieäu naøy laø 3,0 g/cm3
. Haõy xaùc ñònh
heä soá baõo hoøa nöôùc cuûa vaät lieäu ñoù. Giaû thieát theå tích cuûa maãu khoâng thay ñoåi khi huùt nöôùc.
Cbh = 1

26
23. Moät loaïi vaät lieäu coù ñoä roãng laø 20%, khoái löôïng rieâng laø 1,3g/cm3
. Khi ñoä aåm taêng 1% thì ñoä
taêng trung bình veà theå tích vaät lieäu laø 0,2%. Haõy xaùc ñònh ñoä aåm cuûa vaät lieäu ñoù. Bieát ôû ñoä aåm
naøy vaät lieäu coù khoái löôïng theå tích laø 1,2g/cm3
.
 = 20%
24. Moät phoøng laøm vieäc coù kích thöôùc (5,0m x 3,6m x 4,2m), xaây baèng moät loaïi gaïch coù ñoä roãng
40% vaø khoái löôïng rieâng 2700 kg/m3
. Töôøng daøy 22cm, treân maët töôøng coù toång dieän tích cöûa ñi
vaø cöûa soå laø 3,68m2
. Cöûa, traàn vaø neàn ñeàu caùch nhieät toát. Hoûi khi nhieät ñoä ngoaøi trôøi laø +8o
C thì
moãi ngaøy ñeâm phaûi ñoát bao nhieâu than ñaù coù naêng suaát toûa nhieät laø 5600 kCal/kg trong loø söôûi ñeå
duy trì nhieät ñoä trong phoøng laø +24o
C.
M = 13,25 kg
25. Moät taám eùp höõu cô coù 85% khoái löôïng laø sôïi cellulose, 8% laø nhöïa urea formaldehyde vaø 7%
laø boät dolomite. Bieát nhieät dung rieâng cuûa 3 loaïi naøy laàn löôït laø 0,5 ; 0,45 ; 0,18 kCal/kg.o
C , taám
eùp naøy coù theå töï boác chaùy ôû nhieät ñoä 450o
C. Haõy xaùc ñònh naêng löôïng caàn thieát ñeå 3kg taám eùp
naøy boác chaùy khi nhieät ñoä ban ñaàu cuûa noù laø 25o
C.
Q = 604 kCal
26. Moät coät nhaø laøm baèng ñaù coù tieát dieän vuoâng caïnh 20cm, chòu taûi troïng neùn ñuùng taâm khi laøm
vieäc laø 350T. Ñöôïc bieát cöôøng ñoä chòu neùn tieâu chuaån cuûa loaïi ñaù naøy laø 1500kG/cm2
vaø heä soá
meàm cuûa noù laø 0,70. Haõy kieåm tra möùc ñoä an toaøn cuûa coâng trình khi coù naïn luït daøi ngaøy.
27. Moät maãu vaät lieäu coù tieát dieän vuoâng chieàu daøi 30cm, ñaët treân hai goái töïa caùch nhau 24cm. Coù
hai löïc taäp trung P = 225kG ñaët taïi ñieåm caùch goái töïa 1/3 chieàu daøi nhòp. Haõy xaùc ñònh kích thöôùc
tieát dieän toái thieåu cuûa maãu, bieát vaät lieäu naøy coù cöôøng ñoä chòu uoán Ru = 1350 kG/cm2
.
b = h = 2cm
Baøi taäp tham khaûo
28. Moät loaïi gaïch phoàng ôû ñieàu kieän tieâu chuaån coù heä soá truyeàn nhieät laø 0,316kCal/m.h.o
C , khoái
löôïng rieâng laø 2,6g/cm3
. Yeâu caàu xaùc ñònh ñoä roãng cuûa loaïi gaïch naøy vaø tính löôïng nhieät truyeàn
qua 1m2
keát caáu coù chieàu daøy 35cm xaây töø loaïi gaïch ñoù trong khoaûng thôøi gian 90 phuùt, bieát nhieät
ñoä 2 phía laø 120o
C vaø 40o
C
29. Moät maãu vaät lieäu coù khoái löôïng rieâng laø 2500kg/m3
, ñoä roãng 28%. Hoûi khi ñaët maãu coù dieän
tích 500cm2
, daøy 5cm vaøo thieát bò thí nghieäm coù nhieät ñoä hai maët maãu laø 105o
C vaø 25o
C thì sau
90 phuùt coù bao nhieâu nhieät löôïng truyeàn qua maãu ? Cho nhieät ñoä tieâu chuaån laø 25o
C
30. Moät maãu vaät lieäu khoâ caân naëng 200g, khi bò nung noùng töø 20o
C ñeán 55o
C phaûi toán moät löôïng
nhieät höõu ích laø 1750 Cal. Haõy xaùc ñònh nhieät dung rieâng cuûa loaïi vaät lieäu naøy ôû ñoä aåm 25%, cho
nhieät dung rieâng cuûa nöôùc laø 1kCal/kg.o
C
31. Moät maãu vaät lieäu coù ñoä aåm töï nhieân laø 20% , ñöôïc ñöa ñi thí nghieäm xaùc ñònh nhieät dung
rieâng. Giaù trò nhaän ñöôïc öùng vôùi ñoä aåm töï nhieân laø C = 0,375 kCal/kg.o
C. Haõy xaùc ñònh khoái
8cm 8cm
P = 225kG
b = h = ?
b
h
8cm
P = 225kG

27
löïông cuûa maãu vaät lieäu naøy ôû traïng thaùi saáy khoâ. Bieát raèng khi ñun noùng maãu khoâ töø 10o
C leân
45o
C caàn tieâu toán moät löôïng nhieät höõu ích laø 2,188 kCal. Cho nhieät dung rieâng cuûa nöôùc laø
1kCal/kg.o
C
32. Toång dieän tích töôøng xung quanh keát caáu bao che duøng baûo veä caùc thieát bò nhieät laø 18 m2
(xem nhö phaàn neàn vaø traàn caùch nhieät toát). Nhieät ñoä beân trong vaø ngoaøi khu vöïc caàn ñöôïc baûo veä
laø 25 o
C vaø 70 o
C. Theo tính toaùn, neáu söû duïng loaïi vaät lieäu coù heä soá truyeàn nhieät o = 0,463
kCal/m.o
C.h thì löôïng nhieät cho pheùp truyeàn qua töôøng bao che trong moãi giôø laø 2739 kCal. Hoûi
caàn xaây döïng chieàu daøy böùc töôøng laø bao nhieâu ñeå ñaûm baûo ñieàu kieän treân?
33. Moät thanh theùp coù chieàu daøi l = 1,0m phaûi coù ñöôøng kính laø bao nhieâu neáu chòu taûi troïng keùo
laø P = 3,5T. Haõy tính ñoä daõn daøi tuyeät ñoái cuûa thanh theùp ñoù khi laøm vieäc. Cho ñoä beàn chòu keùo
cho pheùp cuûa theùp ñoù laø R = 1600kG/cm2
, module ñaøn hoài E = 2.106
kG/cm2
.
34. Moät maãu ñaát seùt raén chaéc coù hình daïng khoâng xaùc ñònh, ñöôïc laáy töø moät hoá khoan thaêm doø
vaø göûi ñi thí nghieäm trong phoøng. Ñeå xaùc ñònh dung troïng töï nhieân, maãu ñöôïc boïc baèng saùp
paraffin vaø xaùc ñònh theå tích qua löôïng nöôùc bò chieám choã. Caùc soá lieäu nhö sau:
Khoái löôïng maãu ñaát khi nhaän töø hieän tröôøng laø 924,2g
Khoái löôïng maãu ñaát sau khi boïc paraffin laø 946,6g
Theå tích nöôùc bò maãu ñaát boïc paraffin chieám choã laø 513,1 ml
Khoái löôïng rieâng cuûa paraffin laø 0,9g/cm3
Haõy xaùc ñònh khoái löôïng theå tích töï nhieân cuûa maãu ñaát.
34. Moät loaïi ñaù voâi coù khoái löôïng theå tích ôû traïng thaùi baõo hoøa nöôùc laø 2,55 g/cm3
, heä soá baõo hoøa
nöôùc laø 0,5. Yeâu caàu xaùc ñònh khoái löôïng rieâng cuûa ñaù voâi, bieát khoái löôïng theå tích ôû traïng thaùi
khoâ laø 2,5 g/cm3
.
35. Moät maãu vaät lieäu ôû traïng thaùi töï nhieân:  = 3% ; t = 25o
C coù khoái löôïng rieâng laø 2,6 g/cm3
,
ñoä roãng 35%. Gia coâng maãu thaønh hình laäp phöông caïnh 20cm vaø ñöa ñi thí nghieäm ñeå xaùc ñònh
thoâng soá daãn nhieät. Yeâu caàu xaùc ñònh löôïng nhieät truyeàn qua maãu trong thôøi gian 90 phuùt vôùi
nhieät ñoä 2 maët laø 100o
C vaø 20o
C.
36. Moät maãu ñaù khoâ coù khoái löôïng 120g, sau khi huùt nöôùc can ñöôïc 123g, bieát ñaù coù ñoä huùt
nöôùc theo theå tích laø 6,75%, khoái löôïng rieâng laø 2,9g/cm3
. Tính khoái löôïng theå tích ôû traïng
thaùi khoâ vaø ôû traïng thaùi aåm W = 3%, ñoä roãng, ñoä ñaëc cuûa ñaù? Giả sử thể tích không đổi khi
độ ẩm thay đổi.
37. Moät vaät lieäu ôû ñoä aåm 5% coù khoái löôïng theå tích 2205kg/m3
. Bieát vaät lieäu coù heä soá baõo
hoøa baèng 0.8 vaø khoái löôïng rieâng 2,9g/cm3
. Giả thuyết thể tích không đổi khi độ ẩm thay đổi.
Khối lượng thể tích khô là 2100kg/m3
- Xaùc ñònh Hp% vaø Hv%
- Xaùc ñònh khoái löôïng theå tích ôû traïng thaùi baõo hoøa

28
Chương 2
VẬT LIỆU ĐÁ THIÊN NHIÊN
§1. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI
I. Khái niệm chung về đá thiên nhiên và vật liệu đá thiên nhiên
- Đá thiên nhiên là tập hợp các khoáng vật được sắp xếp theo những qui luật nhất định, có
thể có liên kết có thể không, chiếm một phần không gian đáng kể của vỏ Trái Đất. Nếu đá cấu
tạo từ một loại khoáng vật thì chúng được gọi là đá đơn khoáng và tên của các đá này là tên
khoáng vật tạo nên chúng (đá thạch cao - CaSO4.2H2O, đá thạch anh - SiO2,… ). Phổ biến hơn
là đá đa khoáng, chúng được cấu tạo từ nhiều khoáng vật (đá granit - khoáng fenspat [AlSi3O8]
+ thạch anh [SiO2] + mica [AlSi3O10(OH,F)2],… ).
- Vật liệu đá thiên nhiên thì được chế tạo từ đá thiên nhiên bằng cách gia công cơ học. Do
đó tính chất của vật liệu đá thiên nhiên được qui định bởi tính chất của đá gốc.
- Cấu tạo của đá ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất cơ, lí của chúng:
+ Cường độ của đá lớn nhất theo phương vuông góc với mặt phân lớp, mặt phân phiến
và kém nhất theo phương song song với mặt phân lớp, mặt phân phiến;
+ Khả năng thấm nước của đá lớn nhất theo phương song song mặt phân lớp, mặt phân
phiến;
+ Đá cấu tạo đặc sít thường có cường độ cao, tính thấm kém hơn đá cấu tạo lỗ rỗng.
- Vật liệu đá thiên nhiên được sử dụng phổ biến trong xây dựng vì các ưu điểm sau:
+ Cường độ chịu nén cao;
+ Bền vững trong môi trường tự nhiên;
+ Màu sắc đa dạng và cấu trúc đặc biệt có thể dùng cho kết cấu trang trí;
+ Giá thành tương đối thấp do tận dụng được nguồn nguyên liệu địa phương (hầu như
ở đâu cũng có).
- Bên cạnh những ưu điểm cơ bản trên, nó tồn tại một số nhược điểm như:
+ Khối lượng thể tích lớn;
+ Vận chuyển và thi công khó khăn;
+ Ít khi khai thác được nguyên khối;
+ Độ cứng cao nên quá trình gia công phức tạp.
II. Phân loại
1. Theo điều kiện hình thành
- Căn cứ vào điều kiện hình thành và tình trạng địa chất có thể chia làm 3 nhóm:
a) Đá mácma: được hình thành do kết quả nguội lạnh của khối dung nham nóng chảy. Đá
mácma thường rất cứng, gồm nhiều loại như đá granit, đá bazan,… ;
b) Đá trầm tích: được hình thành trong các miền trũng, do sự lắng đọng và nén chặt các mảnh
vụn đất đá như cát, sét, cuội, sỏi,… và cả xác sinh vật. Đá thường chứa các hóa thạch và có cấu
tạo phân lớp, gồm nhiều loại như đá vôi, đá phiến, sa thạch, cát kết,… ;
c) Đá biến chất: được hình thành từ đá mácma hoặc đá trầm tích bị biến đổi tính chất (thành
phần hóa học, cấu trúc,… ) do tác động của nhiệt, áp suất,… Đá biến chất gồm các loại đá như
đá hoa, đá gơnai,…

29
- Trong lớp vỏ Trái Đất, đá mácma và đá biến chất chiếm khoảng 95% tổng khối lượng;
đá trầm tích chỉ chiếm khoảng 5% khối lượng vỏ Trái Đất nhưng chúng thường phân bố trên
lớp mặt của vỏ Trái Đất (chiếm 75% diện tích bề mặt vỏ Trái Đất).
2. Theo khối lượng thể tích
a) Đá nhẹ: để xây tường giữ nhiệt độ trong công trình kiến trúc
- Khối lượng thể tích < 1800 kg/m3
.
b) Đá nặng: dùng trong các công trình thuỷ công như móng, cống, đê, lớp phủ bờ đập,….
- Khối lượng thể tích > 1800 kg/m3
.
3. Theo hệ số mềm
Chia thành 4 cấp:
- Km < 0,6: dùng nơi khô ráo;
- 0,6 < Km < 0,75: dùng nơi ít ẩm;
- 0,75 < Km < 0,9 : dùng nơi ẩm ướt;
- 0,9 < Km : dùng nơi tiếp xúc với nước.
4. Phân loại theo yêu cầu sử dụng và mức độ gia công
a) Đá hộc: là loại đá nhận được bằng phương pháp nổ mìn, không qua gia công gọt đẽo. Đá
hộc được dùng để xây móng, tường nhà, tường chắn, giếng của mạng lưới thoát nước, móng
cầu, trụ cầu, nền đường ôtô và đường xe lửa và dùng cho bê tông đá hộc;
b) Đá đẽo thô: là loại đá hộc dược gia công thô để cho mặt ngoài tương đối bằng phẳng (độ lồi
lõm không lớn hơn 10mm), vuông vắn, cạnh dài nhỏ nhất là 15cm và không có góc nhỏ hơn
60;
c) Đá đẽo vừa: dùng để xây tường nhà và tường ngăn. Chúng thường được sản xuất từ các loại
đá vôi vỏ sò, đá vôi mềm, túp núi lửa và các loại đá nhẹ khác;
d) Đá đẽo kỹ: là loại đá hộc được gia công tinh ở mặt ngoài, chiều dày và chiều dài nhỏ nhất là
15 và 30cm, chiều rộng của lớp mặt phô ra ngoài  1,5 chiều dày và  25cm. Đá đẽo kỹ phải
bằng phẳng vuông vắn, dùng để xây tường, vòm cuốn và một số bộ phận khác của công trình;
e) Đá “kiểu”: được chọn lọc rất cẩn thận và phải là loại tốt, rất thuần chất, tuyệt đối không nứt
nẻ, gân, hà, phong hoá; đá có cấu trúc đồng nhất, có đủ các tính chất đảm bảo sau khi xẻ ra
thành sản phẩm đạt yêu cầu thẩm mỹ cao;
g) Đá phiến: được dùng để ốp tranh trí hoặc ốp cho các công trình đặc biệt khác;
h) Đá dăm: là loại đá vụn có cỡ hạt 0,5 ÷ 40cm, được dùng làm cốt liệu cho bê tông. Một số
loại 0,5x1; 1x2; 2x4; 4x6 phổ biến, còn đá có kích thước lớn dùng cho bê tông cỡ lớn;
i) Cát: là loại đá trầm tích, có sẵn trong thiên nhiên hoặc là sản phẩm qua gia công, nghiền
sàng các loại đá dăm, có cỡ hạt 0,14 ÷ 5mm, được dùng để chế tạo vữa, bê tông, gạch silicat,
kính,…

30
§2. CÁC LOẠI ĐÁ THIÊN NHIÊN
A/ Đá mácma
I. Nguồn gốc hình thành
- Đá mácma được tạo thành là do sự nguội đặc của những khối silicát nóng chảy từ lòng
trái đất xâm nhập lên phần trên của vỏ hoặc phun ra ngoài mặt đất. Do vị trí và điều kiện nguội
của khối mácma khác nhau nên cấu tạo và tính chất của chúng cũng khác nhau. Đá mácma
được phân ra 2 loại: mácma xâm nhập và mácma phún xuất (phun trào).
+ Đá xâm nhập thì ở sâu hơn trong vỏ trái đất, chịu áp lực lớn hơn của các lớp bên trên
và nguội dần đi mà thành. Do đó nó có đặc tính chung là: cấu trúc tinh thể lớn, đặc chắc,
cường độ cao, ít hút nước. Đá mácma xâm nhập chủ yếu sử dụng trong xây dựng là granit,
diorit, gabro,…
+ Đá phún xuất được tạo ra từ mácma 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.
Mặt khác, các chất khí và hơi nước không kịp thoát ra, để lại nhiều lỗ rỗng làm cho đá nhẹ, có
loại nổi lên mặt nước.
- Thế nằm của đá mácma: tùy theo đặc điểm của môi trường thành tạo (hình dạng, kích
thước khe nứt trên vỏ Trái Đất,… cũng như tính nhớt của dung nham) mà đá mácma hình
thành các thế nằm khác nhau. Đá xâm nhập thường có thế nằm dạng nền, dạng nấm, dạng lớp;
đá phun trào có thế nằm chủ yếu dạng lớp phủ, dạng dòng chảy.
II. Thành phần khoáng vật và cấu tạo đặc trưng
1. Thành phần khoáng vật
- Các khoáng vật chủ yếu của đá mácma:
+ Nhóm fenspat (fenspat kali - octocla, fenspat natri - plagiocla, fenspat canxi): khả
năng chống phong hóa kém, kém ổn định đối với nước và đặc biệt là nước có chứa CO2;
+ Nhóm thạch anh SiO2: cường độ cao, chống mài mòn tốt, ổn định đối với axít (trừ
HF và H3PO4);
+ Nhóm khoáng vật màu sẫm (amfibon, pyroxen, olivin): cường độ cao, dai và bền,
khó gia công;
+ Nhóm mica (muscovit, biotit).
- Ngoài ra còn các khoáng thứ yếu và khoáng thứ sinh.

31
- Các khoáng khác nhau có các tính chất khác nhau. Sự hiện diện của từng loại khoáng sẽ
quy định các tính chất đặc thù của từng loại đá: cường độ, độ bền, biến dạng, khả năng gia
công,… Các khoáng chủ yếu là thành phần quyết định tính chất của đá.
2. Cấu tạo đặc trưng
- Dựa vào lượng SiO2, đá mácma được chia thành 4 nhóm:
+ Nhóm đá siêu bazơ (SiO2 < 45%): có rất ít trong tự nhiên, chiếm khoảng 0,4% toàn
bộ đá mácma, thường gặp ở dạng xâm nhập (không có dạng phún xuất);
+ Nhóm đá bazơ (SiO2 = 45% ÷ 55%): rất phổ biến trong lớp vỏ Trái Đất, có thể gặp ở
dạng xâm nhập và dạng phún xuất: gabro, bazan,…
+ Nhóm đá trung tính (SiO2 = 55% ÷ 65%): tương đối phổ biến trong lớp vỏ Trái Đất,
có thể gặp ở dạng xâm nhập và dạng phún xuất: diorit, andesit,…
+ Nhóm đá axit (SiO2 > 65%): rất phổ biến trong lớp vỏ Trái Đất, dạng xâm nhập,
dạng phún xuất: granit,…
- Theo độ rỗng, đá mácma được chia thành 2 loại:
+ Cấu tạo đặc chắc: trong đá thể tích pha rỗng rất nhỏ đến gần bằng 0 - đặc trưng của
đá xâm nhập. Cấu tạo đặc chắc hình thành sự đồng nhất trong thành phần đá, đảm bảo sự đẳng
hướng về các tính chất vật lý, cơ học của đá. Do đó, đá có cấu tạo đồng nhất thường có cường
độ cao, độ biến dạng thấp và tính thấm nhỏ.
+ Cấu tạo lỗ rỗng: trong đá tồn tại các lỗ rỗng với thể tích chiếm tỷ trọng đáng kể. Cấu
tạo này thường gặp ở đá mácma hình thành ở gần hay ở trên mặt đất, có sự thoát khí và hơi
nước từ dung nham trực tiếp ra môi trường không khí. Cấu tạo lỗ rỗng tạo cho đá có tính dị
hướng dẫn đến làm giảm cường độ, sự ổn định và tăng khả năng thấm nước.
III. Các loại đá mácma thường dùng trong xây dựng
1. Đá mácma xâm nhập
a) Granit (đá hoa cương):
- Là loại đá axit, được hình thành trong khu vực lục địa. Loại đá này do dung nham nguội
lạnh và đông cứng ở sâu dưới mặt đất. Đá granit không lẫn tạp chất thường có màu hồng hoặc
trắng, có thể xen kẽ màu xám hoặc đen.
- Thành phần khoáng: thạch anh, fenspat, một ít mica, amfibon và pyroxen.
- Khối lượng thể tích v = 2600 ÷ 2700 kg/m3
, Rn = 1200 ÷ 2500 kG/cm2
.
- Độ hút nước nhỏ (< 1%), độ đặc lớn, khả năng chống phong hoá rất cao, cường độ cao,
thích hợp với hầu hết các loại kết cấu.
- Ứng dụng: thường dùng ốp mặt ngoài nhà và các công trình đặc biệt, nhà công cộng,
làm nền móng cầu, cống, đập, cốt liệu cho bê tông cường độ cao,…
b) Diorit:
- Là loại đá trung tính, hình thành ở sâu dưới mặt đất. Diorit thường có màu xám đến xám
lục có xen các vết sẫm và trắng.
- Thành phần khoáng chủ yếu là: plagiocla trung tính, hocblen, biotit, một ít mica và
khoáng vật màu sẫm.
, Rn = 2000 ÷ 3500 kG/cm2
.
- Diorit dai, chống va chạm tốt, chống phong hoá cao, dễ đánh bóng.

32
- Ứng dụng: được sử dụng để làm mặt đường, tấm ốp.
c) Gabro:
- Là loại đá bazơ. Có màu tro sẫm hoặc từ lục thẫm đến đen bóng.
- Thành phần khoáng vật chủ yếu là: plagiocla bazơ và các khoáng vật màu sẫm.
, Rn = 2000 ÷ 3500 kG/cm2
.
- Chịu lực nén cao, có thể mài nhẵn, đẹp.
- Ứng dụng: làm đá dăm, đá tấm lát mặt đường, ốp trang trí các công trình kiến trúc.
2. Đá mácma phún xuất
a) Diaba:
- Là đá trung tính, dạng phun trào, có màu tro sẫm hoặc lục nhạt.
- Thành phần khoáng vật chủ yếu: fenspat, pyroxen.
, Rn = 3000 ÷ 4000 kG/cm2
.
- Đá diaba rất dai, khó mài mòn.
- Ứng dụng: được sử dụng chủ yếu làm đá rải đường và làm nguyên vật liệu đá đúc.
b) Bazan:
- Là loại đá bazơ, dạng phun trào, cấu tạo khối có thể ở dạng rỗng hoặc đặc, thường có
màu sẫm.
- Thành phần khoáng vật: fenspat, pyroxen, olivin, amfibon.
, Rn = 1000 ÷ 5000 kG/cm2
.
- Rất cứng, giòn, khả năng chống phong hoá cao, rất khó gia công.
- Ứng dụng: dùng để lát đường, làm cốt liệu bê tông, tấm ốp chống ăn mòn,…
c) Andesite:
- Là loại đá trung tính, thường được tìm thấy ở lân cận khu vực núi lửa hoạt động hay
dưới đáy biển, dạng xâm nhập nông. Đá có màu tro vàng, hồng, lục.
- Thành phần chủ yếu: plagiocla trung tính, khoáng vật màu sẫm và mica.
, Rn = 1200 ÷ 2400 kG/cm2
.
- Khả năng hút nước lớn, chịu được axit.
- Ứng dụng: được dùng để làm vật liệu chống axit, chế tạo tấm ốp hoặc đá dăm cho bê
tông chống axit.
d) Ngoài ra, Người ta còn dùng một số sản phẩm từ núi lửa: tro núi lửa, đá bọt,… dùng làm cốt
liệu bê tông nhẹ, vật liệu cách nhiệt (độ rỗng cao),…
B/ Đá trầm tích
- Các đá trầm tích là những thể địa chất phát sinh trên bề mặt Trái Đất, được hình thành từ
sản phẩm phá hủy của các đá có từ trước. Vật liệu trầm tích có thể lắng đọng trong môi trường
nước hoặc không khí. Quá trình hình thành đá trầm tích là một quá trình lâu dài, phức tạp, chịu
ảnh hưởng của nhiều yếu tố nội và ngoại lực.

33
- Quá trình hình thành các đá trầm tích có thể chia thành các giai đoạn sau:
+ Giai đoạn phá hủy các đá có trước tạo ra vật liệu trầm tích. Dưới tác dụng của khí
quyển, nước và các lực tác dụng bề mặt, lớp đất đá trên bề mặt trái đất bị phá hủy theo thời
gian (một bộ phận hòa tan thành dung dịch, một bộ phận khác tạo thành những mảnh vụn có
kích thước khác nhau). Quá trình đó diễn ra chủ yếu dưới 2 hình thức: phong hóa vật lí và
phong hóa hóa học.
*/ Phong hóa vật lí: là sự phá hủy mà không làm thay đổi thành phần khoáng
chất của các đá có trước;
*/ Phong hóa hóa học: là sự phá hủy làm biến đổi thành phần khoáng chất và
biến các đá có trước từ khối tảng trở thành các loại đất có thành phần khoáng khác hẳn
+ Giai đoạn vận chuyển và lắng đọng các vật liệu trầm tích. Dưới tác động của gió và
dòng nước, vật liệu trầm tích được vận chuyển và lắng đọng lại thành các loại trầm tích ở dạng
hạt vụn, bùn sét hoặc dung dịch kết tủa.
+ Giai đoạn thành đá: là giai đoạn biến đổi vật trầm tích thành các đá trầm tích. Dưới
tác dụng của áp lực, trọng lực và các dung dịch kết tủa trong nước, trầm tích rời rạc, mềm yếu
được nén chặt, gắn kết lại thành các đá trầm tích cứng chắc.
- Các quá trình phát sinh và phát triển các đá trầm tích là quá trình lâu dài, liên tục và có
qui luật, xảy ra trong những điều kiện hóa lí và nhiệt động khác nhau. Mỗi một giai đoạn phát
triển, biến đổi đều được phản ánh trong thành phần cấu trúc của đá. Từ đặc điểm hình thành
này mà đá trầm tích khác với đá mácma và đá biến chất ở các điểm:
+ Trong thành phần có chứa các di tích sinh vật;
+ Thường có cấu tạo phân lớp;
+ Thường có độ rỗng lớn.
- Khoáng vật nguyên sinh: có nguồn gốc từ các mảnh đá hay khoáng vật của các đá tồn tại
trước đó chưa bị biến đổi thành phần, chỉ bị phân vụn do phong hóa vật lí. Đây là thành phần
chủ yếu của các đá trầm tích cơ học, một phần nhỏ trong các đá sét và trong đá trầm tích sinh
hóa. Nhóm khoáng vật chủ yếu: fenspat, quaczit,…;
- Khoáng vật thứ sinh: hình thành từ khoáng vật nguyên sinh bị phân hủy hóa học: nhóm
các khoáng vật sét (kaolinit, biotit, muscovit, monmorilonit). Phần lớn các khoáng tự sinh là
thành phần chính của các đá trầm tích sinh hóa hoặc đóng vai trò gắn kết trong các đá trầm tích
cơ học;

34
- Các di tích hữu cơ: theo quá trình hình thành loại đá trầm tích, nhiều loại sinh vật bị
cuốn lẫn vào thành phần lắng đọng và nén chặt của đá trầm tích. Phần xương, vỏ, giáp,… của
các sinh vật này hình thành chất vôi, silic,… Nhiều nguyên tố hiếm như Ba, U,… có trong cơ
thể sinh vật, khi chết, do quá trình biến chất trao đổi phân phối lại nhiều khi tập trung lại thành
những mỏ có giá trị.
2. Cấu tạo đặc trưng
- Cấu tạo khối: các hạt tạo đá sắp xếp lộn xộn, được hình thành do trầm tích lắng đọng
nhanh, vật liệu được vận chuyển liên tục, môi trường nước luôn ở trạng thái chuyển động. Đá
này có cấu tạo đồng nhất, bền vững;
- Cấu tạo dòng chảy: các hạt sắp xếp có định hướng theo phương dòng chảy, hướng
gió,… Thông thường cấu tạo này được hình thành do trầm tích bị cuốn trôi khi ở trạng thái sệt
hoặc do lực ép từ chuyển động kiến tạo. Cấu tạo này làm đá có tính dị hướng về các đặc trưng
vật lý, cơ học,… ;
- Cấu tạo phân lớp: đây là cấu tạo đặc trưng nhất của đá trầm tích. Đá được phân bố thành
từng lớp có thể ở dạng nằm ngang, lượn sóng hoặc xiên. Các lớp hình thành do trầm tích thay
đổi có chu kỳ (hiện tượng thủy triều lên xuống).
III. Các loại đá trầm tích thường dùng trong xây dựng
1. Đá vôi
Là 1 họ đá trầm tích có nhiều nguồn gốc khác nhau. Vì vậy tính chất nhất là tính chất cơ lí
có nhiều khác biệt.
- Đá vôi canxit: là đá trầm tích hóa học
+ Màu sắc đá vôi canxit từ trắng đến xám tùy lượng tạp chất (lẫn nhiều oxit sắt đá vôi
có màu hung đá). Cấu trúc cơ bản là kết tinh, tinh thể đều và nhỏ.
+ Thành phần khoáng vật chủ yếu là canxit (CaCO3).
+ Khối lượng thể tích v = 2400 ÷ 2600 kg/m3
, Rn = 40 ÷ 100 Mpa, độ cứng 3.
+ Đá dễ cắt, dễ mài nhưng hay bị tách thớ, không chịu được nhiệt độ > 600o
C, không
chịu được nước.
- Đá vôi vỏ sò: thuộc trầm tích sinh vật, hình thành trong các vịnh biển cũ. Thành phần
chính cũng là canxit nhưng lẫn nhiều tạp chất hơn trong các hốc xốp, v = 800 ÷ 1800 kg/m3
,
cường độ thấp.
- Đá vôi không rắn bằng đá trầm tích nhưng phổ biến hơn, khai thác và gia công dễ hơn
nên được dùng rộng rãi hơn. Trong xây dựng, đá vôi dùng để: sản xuất vật liệu xây dựng (vôi
canxi, xi măng); làm cấu kiện xây dựng (cột, xà, đá phiến); làm vật liệu ốp lát hoàn thiện; làm
cát, đá dăm cho bê tông, rải đường,…
2. Đá đôlômít
Đặc tính và công dụng giống đá vôi nhưng nếu dùng sản xuất vật liệu kết dính thì chất
lượng kém.
3. Đá trầm tích sét
- Là loại sét kết cứng gồm vật liệu vụn sét xuất xứ chủ yếu từ sự phân hủy fenspat với độ
cứng chắc đến mức phải qua nghiền mới có thể sử dụng được nhưng lại không bị biến đổi hóa
học và biến chất. Loại trầm tích này không hoàn toàn là trầm tích cơ học cũng không hoàn toàn
là trầm tích hóa học vì trong thành phần khoáng có chứa các khoáng mới tạo thành lẫn những

35
mảnh vụn cơ học. Do đó, có thể xem loại trầm tích này là trung gian giữa loại đá trầm tích cơ
học và trầm tích hóa học.
- Thành phần khoáng: khoáng vật sét (kaolinit, hydromica, monmorilonit,…), vụn cơ học
(thạch anh, mica, apatit,…), khoáng thứ sinh (thạch cao, anhydrit,…).
- Dùng sản xuất vật liệu chịu lửa, chịu axit; sản xuất vật liệu xây dựng (gạch, ngói, xi
măng,…); dùng làm dung dịch khoan (bentonit).
4. Sa thạch
- Sa thạch là đá trầm tích cơ học rất phổ biến trong vỏ Trái Đất, chiếm trên 60% tổng số
các đá trầm tích cơ học
- Sa thạch silic, sa thạch vôi có màu tro nhạt; sa thạch sắt màu hồng, vàng, nâu; sa thạch
sét có màu vàng sẫm.
- Thành phần khoáng vật chủ yếu: thạch anh, fenspat, mica, canxit, dolomit và hạt khoáng
vật khác.
, Rn = 800 ÷ 3000 kG/cm2
.
- Thường dùng sa thạch silic để làm đá dăm cho bê tông và để rải mặt đường.
5. Đá thạch cao
- Là loại đá trầm tích hóa học.
- Thành phần khoáng vật là khoáng thạch cao, cấu trúc tinh thể dạng sợi. Vì là đá đơn
khoáng nên thạch cao có toàn bộ tính chất của khoáng vật thạch cao.
- Công dụng chính là sản xuất thạch cao xây dựng, thạch cao cường độ cao dùng đúc các
chi tiết trang trí công trình, là nguyên liệu không thể thiếu trong sản xuất xi măng pooclăng.
6. Cát, cuội, sỏi
- Là những đá trầm tích cơ học.
C/ Đá biến chất
- Đá biến chất là một loại đá được hình thành từ các đá mácma, đá trầm tích hoặc các đá
biến chất có trước đó. Dưới tác dụng của nhiệt độ cao, áp lực lớn, do các phản ứng hóa học - bị
biến đổi mạnh về thành phần, kiến trúc, cấu tạo,… so với các đá cũ
- Tùy vào nhân tố chủ yếu gây biến chất, đá biến chất được chia ra thành các loại:
+ Biến chất nhiệt tiếp xúc: là dạng biến chất nằm ở vành tiếp xúc của các đá vây
quanh các khối đá xâm nhập. Dưới tác dụng chủ yếu của nhiệt độ cao, khối đá nằm kề bị biến
đổi cả kiến trúc, cấu tạo và thành phần khoáng vật;
+ Biến chất tiếp xúc trao đổi:
+ Biến chất khu vực:
+ Biến chất động lực:
- Trong quá trình biến chất do tác động của áp lực và sự kết tinh nên đá biến chất thường
rắn chắc hơn đá trầm tích, nhưng đá biến chất từ đá mácma thì do cấu tạo dạng phiến mà tính
chất cơ học của nó kém đá mácma. Đặc điểm nổi bật của phần lớn đá biến chất (trừ đá hoa và
đá quăczit) là quá nửa khoáng vật của nó có cấu tạo dạng lớp song song nhau, dễ tách thành
những phiến mỏng.

36
- Thành phần khoáng vật của đá biến chất gần giống thành phần khoáng vật của đá
mácma. Ngoài các loại khoáng phổ biến trong đá mácma như: fenspat, thạch anh, mica,… còn
có những khoáng hiếm gặp như: clorit, disten,… Các khoáng vật của đá biến chất có cường độ
cao nhưng kém ổn định đối với tác dụng phong hóa.
2. Cấu tạo của đá biến chất
Cấu tạo của đá biến chất có rất nhiều khác biệt so với các loại đá khác. Do đó trong công
tác xây dựng, việc nghiên cứu cấu tạo của đá biến chất có ảnh hưởng quyết định đến việc xác
định cường độ và độ ổn định của nền. Các loại cấu tạo của đá biến chất:
- Cấu tạo khối: được hình thành trong điều kiện tĩnh, không chịu tác dụng của áp suất do
lực kiến tạo. Đặc điểm của cấu tạo này là các khoáng phân bố đồng đều trong đá nên đá có tính
tương đối đồng nhất;
- Cấu tạo dải: các khoáng vật dạng trụ, dạng tấm sắp xếp định hướng theo một phương
nhất định tạo thành dải. Giữa các dải thường xen lẫn các khoáng vật dạng hạt. Loại đá này
không đồng nhất về thành phần, khi biến chất thì các khoáng vật cứng, khó chảy được tách
khỏi loại có tính dẻo, mềm dễ chảy để tạo nên những dải riêng;
- Cấu tạo phiến: dưới tác dụng của áp lực thủy tĩnh trong quá trình tái kết tinh đá, các
khoáng vật dạng tấm, dạng vảy được định hướng, sắp xếp để phương kéo dài của tinh thể
vuông góc với phương áp lực. Cường độ liên kết giữa các phiến rất yếu, có thể dễ dàng tách
theo mặt phân phiến nên dễ mất ổn định theo các mặt này.
III. Các loại đá biến chất thường dùng trong xây dựng
1. Đá gơnai (đá phiến ma)
- Là do đá granit tái kết tinh và biến chất dưới tác dụng của áp lực cao. Là đá biến chất
khu vực, tinh thể hạt thô, cấu tạo dạng phân lớp.
- Khoáng vật tạo đá chủ yếu: thạch anh màu nhạt, fenspat, mica và khoáng vật màu sẫm.
- Do có cấu tạo dạng phân lớp nên cường độ theo các phương pháp khác nhau cũng khác
nhau, dễ bị phong hóa và tách lớp.
- Đá gơnai dùng chủ yếu để làm tấm ốp lòng bờ kênh, lát vỉa hè.
2. Đá hoa (marble)
- Là loại đá biến chất tiếp xúc hay khu vực, do tái kết tinh đá vôi và đá đôlômit dưới tác
dụng của nhiệt độ, áp suất cao mà thành. Đá hoa có nhiều màu sắc như trắng, vàng, hồng, đỏ,
đen,... xen lẫn những mảnh nhỏ và vân hoa.

37
- Rn = 1200 ÷ 3000 kG/cm2
, dễ gia công cơ học, dễ mài nhẵn và đánh bóng.
- Được dùng làm đá tấm ốp trang trí mặt chính, làm bậc cầu thang, lát sàn nhà, làm cốt
liệu cho bê tông, granitô.
3. Đá quăczit
- Là do sa thạch tái kết tinh tạo thành. Đá màu trắng, đỏ hay tím.
- Chịu phong hoá tốt, cường độ chịu nén khá cao 4000 kG/cm2
, độ cứng lớn.
- Được sử dụng để xây trụ cầu, chế tạo tấm ốp, làm đá dăm, đá hộc cho cầu đường, làm
nguyên liệu sản xuất vật liệu chịu lửa.
4. Diệp thạch sét
- Có cấu tạo dạng phiến, tạo thành từ sự biến chất của đất sét dưới áp lực cao. Đá màu
xám sẫm.
- Ổn định đối với không khí, không bị nước phá hoại và dễ tách thành lớp mỏng.
- Dùng làm vật liệu lợp.
D/ Hiện tượng ăn mòn đá thiên nhiên và biện pháp khắc phục
I. Các nguyên nhân gây ra phá hoại vật liệu đá thiên nhiên
- Do môi trường nước (đặc biệt là nước có chứa CO2 và các loại axit có tác dụng phá
hoại) và thường xảy ra với các loại đá cacbonat
CaCO3 + H2O + CO2 = Ca(HCO3)2 (dễ tan)
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 (dễ tan) + CO2 + H2O
- Do sự giãn nở nhiệt không đều nhau của các khoáng vật tạo đá (đá đa khoáng) khi nhiệt
độ thay đổi.
- Do sự tác động của axit hữu cơ lên bề mặt của vật liệu đá.
II. Các biện pháp bảo vệ
Để bảo vệ vật liệu đá thiên nhiên trong quá trình khai thác và sử dụng, cần có các biện
pháp ngăn cản hay hạn chế sự tiếp xúc của đá với môi trường nước và axit gây hại:
- Florua hóa bề mặt đá vôi, làm tăng tính chống thấm của đá bằng các chất kết tủa mới
sinh ra:
2CaCO3 + MgSiF6 = 2CaF2  + SiO2 + MgF2  + 2CO2
- Phủ lên bề mặt đá một lớp bitum, hắc ín để chống thấm;
- Gia công thật nhẵn vật liệu đá để nước thoát đi nhanh.
E/ Phương pháp khai thác và gia công
Chọn phương pháp khai thác dựa vào điều kiện cấu tạo của mỏ đá, hình dạng, kích thước
vật liệu, độ cứng của đá, phương tiên trang thiết bị
- Khai thác lộ thiên: mỏ đó nằm không sâu, hoặc trên mặt đất.
- Khai thác hầm lò: mỏ đá nằm sâu trong lòng đất.
- Phương pháp búa chêm nổ mìn: sản xuất đá dăm, đá hộc.
- Máy cưa xẻ: sản xuất đá khối, đá tấm ốp lát.

2. vat lieu xay dung sua t3

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to 2. vat lieu xay dung sua t3

Similar to 2. vat lieu xay dung sua t3 (20)

More from Duy Trương

More from Duy Trương (10)

2. vat lieu xay dung sua t3