Строительные материалы 1 Лекция 2 Природные каменные материалы

Строительные материалы 1 Лекция 2 Природные каменные материалы и сырье для производство строительных материалов из горных пород

• Как образуются горные породы Три основных вида горных пород — магматические, осадочные и метаморфические — формировались по-разному. Магматические породы образовались из магмы (расплавленной массы внутренней мантии Земли) в результате ее остывания и отвердевания. Иногда магма вытесняется на поверхность и изливается из кратеров вулканов в виде лавы. Базальт — одна из экструзивных горных пород, названных так, поскольку магма остывает и отвердевает на поверхности Земли. Интрузивные породы формируются при застывании магмы в земной коре. Наиболее часто встречающейся из таких пород является гранит. Осадочные породы состоят из осколков эродированной породы, а иногда из остатков некогда живой материи. Осколки породы, включая гальку, песок и глину, переносятся ветром или потоками воды или ледников и обычно оседают на дне озер и морей, где постепенно уплотняются. Просачиваясь через уплотненные частицы, вода оставляет там цементирующие их минералы. Сюда относятся конгломераты (сцементированный галечник с примесью более тонкого материала), песчаники (состоящие из крупиц песка), а также глинистые сланцы, или аргиллит. Некоторые виды известняка образовались из остатков вымерших организмов, таких как ракушечник. Чистый известняк (мел) состоит из остатков планктона (микроскопических морских растений и животных). Уголь относится к породам, состоящим из окаменевших остатков растительного материала. Другие осадочные породы образовались из растворенных в воде химических веществ. Так появились отдельные виды известняка, а также каменная соль, образующаяся при испарении морской воды.

КЛАССИФИКАЦИЯ ГОРНЫХ ПОРОД МАГМАТИЧЕСКИЕ • ГЛУБИННЫЕ (Граниты, сиениты, габбро и др. ) • ИЗЛИВШИЕСЯ (Диабазы, базальты, андезиты и др. ) • ОБЛОМОЧНЫЕ (Вулк. пеплы, пемзы, Туфы) ОСАДОЧНЫЕ • МЕХАНИЧЕСКИЕ ОТЛОЖЕНИЯ (глины, пески, гравий, брекчии и др) ХИМИЧЕСКИЕ ОСАДКИ (гипс, ангидрит, известняки и др. ) • ОРГАНОГЕННЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ (известняки, мел, ракушечник) МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ • ПРОДУКТЫ ВИДОИЗМЕНЕНИЯ ИЗВЕРЖЕННЫХ ГП (гнейсы) • То же, ОСАДОЧНЫХ ГП (мраморы, кварциты)

ГЛАВНЫЕ ПРИЗНАКИ ГОРНЫХ ПОРОД И МИНЕРАЛОВ ГЛАВНЫЕ ПРИЗНАКИ ГП • МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЙ СОСТАВ • СТРУКТУРА • ТЕКСТУРА ГЛАВНЫЕ ПОРОДООБРАЗУЮЩИЕ МИНЕРАЛЫ МАГМАТИЧЕСКИХ ГП кварц, полевые шпаты, слюда, железистомагнезильные соединения ГЛАВНЫЕ ПОРОДООБРАЗУЮЩИЕ МИНЕРАЛЫ ОСАДОЧНЫХ ГП Кварц, глинистые минералы, кальцит, магнезит, доломит, гипс, ангидрит ГЛАВНЫЕ ПОРОДООБРАЗУЮЩИЕ МИНЕРАЛЫ МЕТАМОРФИЧЕСКИХ ГП Минералы, входящие в состав ГП до преобразования, редко специфические – для глубоко преобраованных ГП ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МИНЕРАЛОВ • СТРУКТУРА • СПАЙНОСТЬ ВЕСЬМА СОВЕРШЕННАЯ (СЛЮДА), СОВЕРШЕННАЯ, НЕСОВЕРШЕННАЯ, ОСТУТСВУЕТ (КВАРЦ) • ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ 4 ГРУППЫ: КВАРЦА, АЛЮМОСИЛИКАТОВ, ЖЕЛЕЗИСТОМАГНЕЗИАЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ, КАРБОНАТОВ, СУЛЬФАТОВ • ТВЕРДОСТЬ ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ ПО ШКАЛЕ МООСА • ПРОЧНОСТЬ

ВИДЫ СТРУКТУРЫ МАГМАТИЧЕСКИХ ГОРНЫХ ПОРОД

СТРУКТУРА ГРАНИТА

ВИДЫ ГРАНИТА КАЗАХСТАНА

ВИДЫ СТРУКТУРЫ МЕТАМОРФИЧЕСКИХ ГОРНЫХ ПОРОД

СТРУКТУРА МРАМОРА

ВИДЫ СТРУКТУРЫ ОСАДОЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД

ВИДЫ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ГОРНЫХ ПОРОД

ПРОИЗВОДСТВО ПРИРОДНЫХ КАМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ

ПОЛУЧЕНИЯ ПРИРОДНОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ ИЗ ГОРНЫХ ПОРОД • • • ЩЕКОВАЯ ДРОБИЛКА ТРАНСПОРТЕР ГРОХОТ ТРАНСПОРТЕР ВАЛЬЦОВАЯ ДРОБИЛКА

ПРИМЕНЕНИЕ ПРИРОДНОГО КАМНЯ В КРОВЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛАЛХ

Магматические горные породы По глубине формирования породы делятся на три группы: породы кристаллизующиеся на глубине — интрузивные горные породы, например, гранит. Они образуются при медленном остывании магмы и обычно хорошо раскристаллизованны; гипабисальные горные породы образуются при застывании магмы на небольших глубинах, и часто имеют неравномернозернистые структуры (долерит). Эффузивные горные породы формируются на земной поверхности или на дне океана (базальт, риолит, андезит). Подавляющее большинство природных магм содержат в качестве основного компонента кремний и представляют собой силикатные расплавы. Много реже встречаются карбонатные и сульфидные и металлические расплавы. Из карбонатных раплавов образуются карбонатные магматические горные породы — карбонатиты. В XX-том веке зафиксированно несколько извержений вулканов с карбонатитовыми магмами. Сульфидные и металлические расплавы образуются в следстивие несмесимости и ликвации с силикатными жидкостями.

Важнейшей характеристикой магматической породы является состав. Существует несколько классификаций магматических горных пород по составу (номенклатура горных пород). Наибольшее значение имеет классификация по содержанию в породах кремнезёма Si. O 2, и щелочей(Na 2 O + K 2 O). По содержанию щелочей породы делятся на серии. Выделяются породы нормальной, субщелочной и щелочной серий. Формальным признаком такого деления служит появление в породе специфических щелочных минералов. По содержанию Si. O 2 породы разделены на ультраосновные — Si. O 2 в породе меньше 45 %, основные — если содержание Si. O 2 находится в диапазоне от 45 % до 54 %, средние — если от 54 до 65 % и кислые — содержание Si. O 2 больше 65 %. Образование магматических пород непрерывно происходит и сейчас, в зонах активного вулканизма и горообразования

Осадочные горные породы образуются на земной поверхности и вблизи неё в условиях относительно низких температур и давлений в результате преобразования морских и континентальных осадков. По способу своего образования осадочные породы подразделяются на три основные генетические группы: обломочные породы (брекчии, конгломераты, пески, алевриты) — грубые продукты преимущественно механического разрушения материнских пород, обычно наследующие наиболее устойчивые минеральные ассоциации последних; глинистые породы —дисперсные продукты глубокого химического преобразования силикатных и алюмосиликатных минералов материнских пород, перешедшие в новые минеральные виды; хемогенные, биохемогенные и органогенные породы — продукты непосредственного осаждения из растворов (например, соли), при участии организмов (например, кремнистые породы), накопления органических вещества (например, угли) или продукты жизнедеятельности организмов (например, органогенные известняки). Промежуточное положение между осадочными и вулканическими породами занимает группа эффузивно-осадочных пород. Между основными группами осадочных пород наблюдаются взаимные переходы, возникающие в результате смешения материала разного генезиса. Характерной особенностью осадочных Г. п. , связанной с условиями образования, является их слоистость и залегание в виде более или менее правильных геологических тел (пластов).

Метаморфические горные породы образуются в толще земной коры в результате изменения (метаморфизма) осадочных или магматических горных пород. Факторами, вызывающими эти изменения, могут быть: близость застывающего магматического тела и связанное с этим прогревание метаморфизуемой породы; воздействие отходящих от этого тела активных химических соединений, в первую очередь различных водных растворов (контактовый метаморфизм), или погружение породы в толщу земной коры, где на неё действуют факторы регионального метаморфизма —высокие температуры и давления. Типичными метаморфическими Г. п. являются гнейсы, разные по составу кристаллические сланцы, контактовые роговики, скарны, амфиболиты, мигматиты и др. Различие в происхождении и, как следствие этого, в минеральном составе Г. п. резко сказывается на их химическом составе и физических свойствах.

СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД Декоративность Важное свойство горных пород, позволяющее использовать их в качестве облицовочного материала, – декоративность. Имеется в виду эстетическая привлекательность природного камня, в первую очередь его цвет и рисунок. Прочность Если говорить об использовании натурального камня в строительстве, то в этом смысле одним из важнейших его свойств является прочность, от которой зависит износостойкость материала. Чем прочнее камень, тем дольше он прослужит. В зависимости от твердости минералов, входящих в состав горной породы и в значительной степени определяющих ее свойства, камни условно делятся на три группы: прочные – кварциты, граниты, габбро; средней прочности – мрамор, известняки, травертины; низкой прочности – рыхлые известняки, туфы. Плотность – это масса единичного объема вещества. От этого показателя зависит вес конструкции: чем выше плотность камня, тем конструкция будет тяжелее. По плотности камни делятся на легкие (плотность до 2200 кг/м 3) и тяжелые (плотность более 2200 кг/м 3). Плотность зависит от пористости породы и минералов, входящих в ее состав.

Пористость камня, который используется в качестве облицовочного материала, является одной из важнейших его характеристик. От пористости зависит водопоглощение и, соответственно, соле и кислотостойкость. А это основные показатели, влияющие на долговечность материала. Кроме того, общая пористость определяет прочность, теплопроводность, полируемость, обрабатываемость, декоративность камня и другие качественные характеристики. С повышением общей пористости снижается прочность и объем камня, ухудшается его полируемость, но уменьшается вес изделия и улучшается его способность к обработке.

Классификация пород по степени истираемости Группа истираемости Породы и материалы Натуральный износ при интенсивности человекопотока 1 млн. чел. в год (мм) 1 Кварциты и породы группы гранита менее 0, 12 2 Базальты, микрокристаллический мрамор 0, 12 -0, 35 3 Рыхлые базальты, мрамор, песчаники, доломиты 0, 35 -0, 6 4 Мраморизованные известняки, травертины, известняки, туфы 0, 6 -1, 5 5 Рыхлые известняки 1, 5 -2, 5

Граниты Гранит (от латинского «гранум» – зерно) – самая распространенная горная порода. Имеет ярко выраженную зернисто-кристаллическую структуру и состоит в основном из полевых шпатов, кварца, слюды и других минералов. По величине зерен граниты делятся на мелкозернистые, среднезернистые, крупнозернистые. Цветовая «палитра» гранита чрезвычайно богата. Чаще всего встречается серый гранит разных оттенков – от светлого до темного. Бывает также розовый, оранжевый, красный, голубовато-серый и иногда голубовато-зеленый гранит. Исключительно редки граниты с голубым кварцем. Наиболее ценными в декоративном отношении считаются следующие разновидности гранитов: мелкозернистые светло-серые с голубым оттенком, насыщенно темнокрасные и зеленовато-голубые. Гранит хорошо полируется, сохраняя зеркальный блеск поверхности в течение долгого времени, легко поддается теске, что позволяет создавать различные фактуры. Для создания декоративных эффектов некоторые разновидности гранитов подвергают термической обработке. Светло-серые граниты приобретают после этого нежный сахарно-белый оттенок. Благодаря своим высоким механическим показателям и эксплуатационным свойствам гранит широко применяется в строительстве цокольных конструкций, в облицовке набережных, фасадов зданий, а также пола в местах с большим человекопотоком. Мелкозернистый гранит используют в скульптуре (поскольку его структура позволяет проводить ударную обработку), а крупнозернистый – для возведения монументальных сооружений. Очень часто к гранитам относят сиениты, которые отличаются от гранитов менее выраженной зернистостью и отсутствием кварца (благодаря этому они лучше поддаются обработке). Сиениты темнее гранитов: обычно они имеют серый, темносерый, серо-голубой, темно-розовый цвета. Применяются в строительстве точно так же, как и граниты.

Песчаники Песчаник – осадочная порода, состоящая из сцементированного песка. К наиболее прочным относятся кремнистые песчаники. Песчаники бывают серого, зеленого, красного, желтого, коричневого и бурого цветов. Декоративными считаются мелкозернистые красные, шоколадно-коричневые и зеленые разновидности песчаника, которые с успехом используются для наружной облицовки. В московских и петербургских зданиях, построенных в XIX – начале XXвека, хорошо сохранилась облицовка из польского песчаника серо-зеленого, желтого и розового оттенков. А Соборная площадь Московского Кремля облицована люберецким песчаником. Однако песчаник довольно пористый материал, поэтому использовать его для отделки элементов, соприкасающихся с водой, нежелательно (в первую очередь речь идет о цокольных конструкциях). Песчаники не поддаются полировке, поэтому самые популярные фактуры песчаника – фактура скалывания, пиленая, иногда шлифованная фактура.