Характеристика, классификация и применение природных каменных материалов в строительстве

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Общие сведения

Природные каменные материалы - материалы, получаемые механической обработкой или без специальной обработки горных пород.

Горные породы - значительные по объему скопления различных минералов в земной коре, образовавшиеся под влиянием одинаковых условий.

Минерал - природное тело, одинаковое по химическому составу, строению и химическом свойствам, образующееся в результате физико-химических процессов, происходящих в земной коре.

Свойства минералов оцениваются, в основном, по показателям:

· твердость;

· прочность;

· плотность;

· химический состав;

· оптические свойства;

· тепловые свойства;

· электрические свойства;

· магнитные свойства.

Механическая обработка:

· раскалывание;

· распиливание;

· дробление.

Таким способом получают:

· облицовочные плиты;

· камни и блоки для кладки стен;

· бутовый камень, щебень.

Широко используются в современном строительстве:

· прямое использование - облицовка зданий и инженерных сооружений; возведение стен зданий; устройство лестниц и настилка полов; заполнители для бетонов и растворов; в дорожном и гидротехническом строительстве;

· в промышленности строительных материалов для получения других материалов: керамики, вяжущих веществ, стекла и др. При таком использовании изменяются строение, состав и свойства исходных горных пород.

2. Горные породы и породообразующие минералы

Изучение свойств природных каменных материалов основывается на классификации горных пород, учитывающей их происхождение (генезис).

По генетической классификации, горные породы делятся на три основные группы:

· изверженные или магматические (первичные);

· осадочные (вторичные);

· метаморфические (видоизмененные). См. табл. 1.1.

Табл. 1.1. Генетическая классификация горных пород

3. Породообразующие минералы

Породообразующие минералы - те, из которых главным образом состоят горные породы.

В природе найдено и изучено более 2000 минералов, но лишь 50 из них являются породообразующими.

Краткая характеристика основных породообразующих минералов.

Минералы группы кремнезема - ряд минералов, представляющих собой модификацию двуокиси кремния:

· кварц;

· опал;

· халцедон.

Полевые шпаты (алюмосиликаты натрия, калия, кальция) - наиболее распространенные в природе минералы по массе горных пород:

· граниты;

· диориты;

· габбро;

· андезиты;

· сиениты.

Железисто-магнезиальные силикаты:

· габбро;

· базальты;

· диабазы.

Слюда - группа минералов, представляющие алюмосиликаты слоистой структуры и обладающие совершенной спайностью в одной плоскости.

Асбест - группа минералов, представляющие водные силикаты магния и железа, образуют агрегаты, сложенные тончайшими гибкими волокнами, которые легко расщепляются на составляющие их волокна.

Глинистые минералы - группа водных силикатов алюминия - составляют основную массу глин, самый распространенный из которых каолинит . Белые каолинитовые глины используют при производстве тонкой керамики - фарфор, фаянс.

Кальцит (известковый шпат ) - один из наиболее распространенных минералов в земной коре. Кальцит основной породообразующий минерал таких пород, как мел, известняк, известковый туф, входит в состав мрамора.

Магнезит - близок по свойствам к кальциту, но встречается значительно реже.

Доломит - по свойствам близок к кальциту, но встречается значительно реже.

Гипс - мягкий минерал, кристаллизуется в виде зернистых (алебастр) и волокнистых масс (селенит).

Ангидрит - безводная разновидность гипса.

4. Важнейшие изверженные породы

Глубинные породы.

Граниты - наиболее распространенные из всех магматических пород на земле. Глубинная горная порода. Имеет ярко выраженное зернокристаллическое строение.

Строительные свойства гранита: , , , морозостойкость > 200 циклов.

Габбро - глубинная горная порода, структура кристаллическая, крупнозернистая, , .

Диориты - , . Повышенная ударная вязкость, устойчивость к выветриванию, хорошо полируется.

Порфиры - свойства порфиров близки к свойствам аналогичных им глубинных пород (например, кварцевый порфир), однако вследствие скрытокристаллического или стекловатого строения основной массы и наличия вкрапленников стойкость их против выветривания ниже глубинных.

Диабазы (аналоги габбро) - плотные кристаллические породы с зернами различной крупности. , обладают большой ударной вязкостью и малой истираемостью.

Базальты (аналоги габбро) - самые распространенные излившиеся породы. В зависимости от условий, при которых происходило остывание магмы, структура базальта может быть стекловатой или скрытокристаллической, , . Однако, при наличии трещин и пор значительно понижается, доходя до . Базальты очень твердые и хрупкие, что затрудняет их обработку.

Излившиеся пористые породы: вулканические пеплы и пески - порошкообразные частицы вулканической лавы, выброшенные в раздробленном состоянии. При размере частицы - вулканический пепел, - вулканический песок.

Пемза - легкая пористая (до 80 %) порода, благодаря наличию крупных и мелких замкнутых пор не гигроскопична и морозостойка (рис. 8.). Обладает низкой теплопроводностью , малой насыпной плотностью , .

5. Важнейшие изверженные породы

В составе литосферы на долю осадочных пород приходится ? 5 %, занимают ? 70 % площади земной поверхности.

В зависимости от условий образования осадочные породы подразделяются на три группы:

· механические отложения;

· химические осадки;

· органогенные отложения.

Механические отложения образовались в результате разрушения других пород под воздействием процесса выветривания. Наиболее характерные из них следующие:

Песчаники - состоят из зерен кварцевого песка, сцементированные природным цементом (карбонатом кальция, водным кремнеземом, глинистыми минералами). В зависимости от цементирующего вещества песчаники бывают: известняковыми, кремнистыми, глинистыми. . Наиболее прочные и износостойкие кремнистые песчаники.

Конгломераты - сцементированные округлые, гладкие зерна графия; брекчии - сцементированные природным цементом остроугольные зерна природного щебня.

Химические осадки образовались в результате выпадения в осадок веществ, перешедших в состав водных растворов в процессе разрушения горных пород (гипс, ангидрид, магнезит, доломит, известковые туфы).

Гипс - горная порода белого цвета. , .

Ангидрит - безводный гипс.

Известковые туфы - образовались в результате осаждения из источников подземных углекислых вод. Обладают малой прочностью и хорошо поддаются распиловке (кроме травертина - плотное мелкозернистое строение с ).

Магнезит - кристаллическая порода, состоящая, в основном, из магнезита .

Доломит - состоит, в основном, из минерала доломита с примесью глины и др. По свойствам близки к плотным известнякам, , .

Органогенные породы образуются в результате отложения отмирающего растительного мира и мелких животных организмов в водных бассейнах. К ним относят различные карбонатные и кремнистые горные породы (известняки, мел, диатомит и трепел).

Известняки - широко распространенная горная порода состава: . По структуре подразделяют: плотные, пористые, мраморовидные, ракушечники, оолитовые, землистые (мел). Плотные известняки: , ; пористые , .

Мраморовидные известняки - переходные породы от известняков к мраморам: , .

Известняк-ракушечник - пористая порода. Состоит из раковин и панцирей моллюсков, слабо сцементированных известковым цементом , , имеет малую теплопроводность и легко распиливаются.

Мел - землистая порода, которая представляет собой затвердевший морской осадок, состоящий из мелких обломков кальцита, одноклеточных организмов и микроскопических раковин. Обладает высокой дисперсностью.

Диатомиты и трепелы - богатые аморфным кремнеземом породы. В них содержится до 75ч96 % активного кремнезема, , теплопроводность .

6. Важнейшие метаморфические породы

Мраморы - образовались из известняков (реже доломитов) под действием высоких температур и огромного всестороннего давления. , , водопоглощение 0,1ч0,7 %, относительно высокая прочность на истирание.

Кварциты - метаморфическая разновидность кремнистых песчаников, с перекристаллизованными с сросшимися зернами кварца. Имеют стойкость к выветриванию, , .

Гнейсы - образовались в результате перекристаллизации гранитов и др. пород при высокой температуре и одностороннем давлении, поэтому они имеют сланцеватое строение, сто определяет их анизотропные свойства.

Глинистые сланцы - плотная и твердая глинистая порода сланцевого строения, образовались из глин, сильно уплотнившихся и частично перекристаллизовавшихся под большим односторонним давлением. В отличие от глин не размокают в воде и при увлажнении, не обладают пластичностью.

7. Материалы и изделия из природного камня

Природные камни обладают разнообразным свойствам:

· высокой прочности;

· долговечности;

· широкому диапазону декоративных возможностей;

· неограниченными запасами.

Этот материал прошел испытание временем: сохранились до наших дней монументальные сооружения в Египте, Греции, Италии, России. В Украине широко используются материалы из природного камня.

Каменные материалы разделяют:

· по плотности: на тяжелые и легкие ;

· по пределу прочности на сжатие (МПа) на марки: для тяжелых от 10 до 100; для легких от 0,4 до 20;

· по морозостойкости (Мрз): тяжелые: 15ч500; легкие 10ч25.

По степени обработки природные каменные материалы различают:

· грубообработанные (песок, гравий, щебень, бутовый камень);

· профилированные (пиленые штучные камни и блоки для стен; камни, плиты и профильные изделия для наружной и внутренней облицовки, полов, дорожного строительства).

8. Добыча и обработка каменных материалов

каменный минерал строительный гранит

Технология производства каменных материалов и изделий включает:

· добычу горной породы;

· ее обработку.

В камнеобрабатывающей промышленности принята следующая классификация горных пород:

· твердые породы - минералы с твердостью 6-7 (гранит, кварцит, габбро);

· средние породы минералы с твердостью ? 5 (мрамор, плотные известняки, доломиты, некоторые виды туфа);

· мягкие породы пористые породы с твердостью 2-3 (известняк-ракушечник, ангидрит, гипс);

· рыхлые породы - песок, гравий, глина.

Размещено на Allbest.ru