Важнейшие породообразующие материалы и их свойства.

Природные каменные материалы.

Горные породы являются главными источником для получения строительных материалов. Горные породы используются в промышленности строительных материалов как сырьё для изготовления керамики, стекла, теплоизоляционных и др. изделий, а также для производства неорганических вяжущих веществ: цемента, извести и строительного гипса.

Сотни миллионов тонн строительного песка, гравия и щебня применяют в качестве заполнителей для бетонов и растворов.

Широко используются природные каменные материалы и изделия, получаемые обработкой горных пород (раскалыванием, распиливанием, шлифованием, полированием и дроблением). Это плиты из гранита, мрамора, известняка и др. горных пород для декоративной облицовки и защиты строительных конструкций от коррозии.

РФ по запасу и разнообразию горных пород не имеет себе равных. Изыскания, проведенные в больших масштабах за годы Советской власти дают полное представление о запасах и географическом размещении минерального сырья. Сырьевые запасы полностью обеспечивают возрастающие потребности строительства и промышленности строительных материалов в минеральном сырье.

Горная порода – это природный минеральный агрегат, обладающий более или менее постоянным составом и свойствами. Может быть мономинеральной (состоит из одного минерала) и полиминеральной.

Минерал – это природное химическое соединение, однородное по своему составу, строению и свойствам; образуется в результате физико-механических процессов в земной коре или на ее поверхности.

Горные породы по происхождению классифицируются и разделяются на три основные группы:

1. Магматические (изверженные или первичные) – образовались непосредственно из расплавленной магмы. В зависимости от условий охлаждения разделяют на: массивные (образовались в глубине земной коры) и обломочные (остывали на поверхности земли);

2. Осадочные – образовались в результате разрушения или выветривания магматических пород химической или биологической переработки;

3. Метаморфические – являются продуктом перекристаллизации и приспособления пород к изменившимся в пределах земной коры физико-химических условиях.

 

 

Основными породообразующими материалами магматических пород являются:

1. кварц (и его разновидности);

2. полевые шпаты;

3. железисто-магнезиальные силикаты.

Все эти материалы отличаются друг от друга свойствами, поэтому преобладание в породе тех или иных материалов меняет её строительные свойства: прочность, стойкость, вязкость и способность к обработке (полирование, шлифование).

Кварц – состоит из двуокиси кремния (SiO₂). В кристаллической форме является одним из самых прочных и стойких материалов и минералов. Он обладает исключительно высокой прочностью при сжатии (до 2000 МПа) и высокой для хрупких материалов прочностью при растяжении (около 100 МПа). Также обладает высокой прочностью, уступающей только твёрдости топаза, корунда и алмаза); весьма высокой кислотостойкостью и вообще химической стойкостью при обычной температуре; высокой огнеупорностью (плавится при Т=1700С). Из кислот на него действует: фтористо-водородная кислота и горячая фосфорная кислота. Едкие и углекислые щёлочи вступают во взаимодействие с кварцем при повышенной температуре.

Полевые шпаты – самые распространённые минералы в магматических породах (до 2/3 общей массы).

Главной разновидностью полевых шпатов является ортоклаз и пламоклазы. По сравнению с кварцем полевые шпаты обладают значительно меньшей плотностью (120-170 МПа при сжатии) и стойкостью, поэтому они реже встречаются в осадочных породах в виде песков.

Выветривание полевых шпатов происходит под влиянием воды, содержащей углекислоту. Результатом выветривания является новый минерал – каолинит (важнейшая часть самой распространённой осадочной породы – глины).

В группе железисто-магнезиальных силикатов наиболее распространены оливин, пироксены (например, авгит) и амфиболы (роговая обманка). Среди магнезиальных силикатов встречаются вторичные минералы, чаще всего замещающие оливин – серпентин, хризотил-асбест.

В группе алюмосиликатов наиболее распространены слюды: обыкновенные – мусковит (почти бесцветный), флогопит и биотит (тёмного цвета); гидрослюды – гидромусковит, гидробиотит. Твёрдость слюд 2-3.

Все вышеперечисленные материалы, за исключением мусковита и гидромусковита, отличаются от кварца и полевых шпатов тем­ной окраской (зеленого, темно-зеленого, иногда черного цвета). Характерными свойствами цветных минералов (за исключением слюд) являются высокая прочность и вязкость, а также повышен­ная плотность по сравнению с другими минералами, которые входят в состав магматических пород. Увеличение содержания цветных минералов (за исключением алюмосиликатов) придает породам высокую прочность, вязкость и стойкость против вывет­ривания.

Водные алюмосиликаты (слюды) являются нежелательной со­ставной частью пород. Они понижают прочность пород, ускоря­ют их выветривание и затрудняют шлифовку и полировку, так как в результате совершенной спайности слюды весьма легко раз­деляются на очень тонкие пластинки. Слюды встречаются и в песках, где также считаются вредной примесью. Бетоны и строи­тельные растворы на песке со значительным содержанием слюды обладают пониженной морозостойкостью.