Основные породообразующие минералы

1.

Основные породообразующие минералы:

- группа кварца и его разновидности;

- группа алюмосиликатов (корунд, полевые шпаты, слюды, каолинит);

- группа железисто-магнезиальных силикатов;

- группа карбонатов;

- группа сульфатов.

Все эти ми­нералы различаются по своим свойствам, поэтому преоб­ладание в породе тех или иных минералов меняет ее строительные свойства: прочность, стойкость, вязкость и способность к обработке (полированию, шлифованию и т. п.).

 

Группа кварца

 

Кварц, состоящий из диоксида кремния (Si0₉) в кри­сталлической форме —один из самых распространенных, прочных и стойких минералов. Он обладает исключитель­но высокой прочностью при сжатии (до 2000 МПа) и высокой для хрупких материалов прочностью при растяже­нии (около 100 МПа). Плотность 2,65 г/см³, твердость 7, ус­тупающей только твердости топаза, корунда и алмаза. Кварц отличается высокой кислотостойкостью и вообще химической стойкостью при обычной температуре: из кис­лот на него действует фтористоводородная кислота и го­рячая фосфорная; едкие щелочи вступают в химическое взаимодействие с кварцем при повышенной температуре. Кварц плавится при температуре около 1700^СС, поэтому широко используется в огнеупорных материалах.

Благодаря высокой прочности и химической стойкос­ти кварц остается почти неизменным при выветривании магматических пород, в состав которых он входит (на­пример, при выветривании гранитов). Поэтому он явля­ется также одним из самых распространенных минералов и в осадочных породах (в песчаниках и кварцевых пес­ках).

Цвет кварца может быть различным, но чаще всего встречаются бесцветный, молочно-белый и серый. Про­зрачные, полупрозрачные и красиво окрашенные разно­видности носят названия: горный хрусталь (водяно-прозрачный кристалл), аметист (фиолетовый), раухтопаз (дымчатыйтопаз), морион (черный).

 

Группа алюмосиликатов

 

Второе место после кремнезема занимает в земной коре глинозем Al₂O_3. Свободный глинозем в природе встречается в виде минералов корунда и других глиноземных минералов.

Корунд – один из наиболее твердых минералов. Его используют для производства высокоогнеупорных материалов, он является ценным абразивом.

Другой глиноземный материал – диаспор – представляет моногидрат глинозема Al₂O₃Н₂О и содержит 85% Al₂O_3. Диаспор входит в состав бокситов – тонкодисперсных горных пород часто красного или фиолетового цвета, богатых глиноземом (от 40 до 80 %) и используемых дкак сырье для производства глиноземистого цемента.

Полевые пшаты — самые распространенные минера­лы магматических пород (до ²/з общей массы породы). Как и кварц, они представляют собой светлые составные части пород (белые, розоватые, красные и т. п.). Глав­ными разновидностями полевых шпатов являются орто­клаз и плагиоклазы.

Ортоклаз- K₂0Al₂O₃6Si0₂ или K[AlSi₃0₈] «прямо-раскалывающийся» характеризуется следующими свой­ствами: угол между спайностями 90°, твердость 6—6,5, плотность 2,57 г/см³, плавится при 1170°С, полное рас­плавление при 1450°С. Встречается в кислых (гранитах) и средних (сиенитах) по кислотности магматических по­родах.

Плагиоклазы «косораскалывающиеся» образуют изо­морфный ряд от альбита Na₂0-Al₂CV&Si0₂ или Na[AlSi₃O_s], входящего в состав кислых пород, до анорита CaO-Al₂0₃-2Si02 или Са [A!₂Si₂0₃], характерного для основных пород (габбро, базальта и др.), твердость 6, плотность 2,55 г/см³.

По сравнению с кварцем полевые шпаты обладают значительно меньшей прочностью (120—170 МПа на сжатие) и стойкостью, поэтому они реже встречаются в осадочных породах (главным образом, в виде полево­шпатовых песков). Выветривание полевых шпатов проис­ходит под влиянием воды, содержащей углекислоту. Ре­зультатом выветривания является новый минерал — као­линит (важнейшая часть самой распространенной оса­дочной породы — глины).

Слюды, встречающиеся в гранитах и некоторых дру­гих магматических породах, относятся к группе алюмоси­ликатов. Мусковит—почти бесцветная калиевая слюда, полупрозрачна, тугоплавка и химически стойка. Био­тит— магнезиально-железистая слюда черного цвета вы­ветривается легче, чем мусковит. Вермикулит – гидрослюда золотисто-бурого цвета, образующаяся в результате окисления и гидратации биотита. При прокаливании вермикулит теряет воду и увеличивается в объеме 18-25 раз, применяется как теплоизоляционный материал. Твердость слюд 2—3, для них характерна совершенная спайность в одном на­правлении.

Алюмосиликаты (слюды) понижают прочность пород, ускоряют их выветривание и затрудняют шлифование и полирование, 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 с значительным содержанием слюды обладают пониженной морозостойкостью.

Для специальных отделочных штукатурок в растворы иногда намеренно вводят слюду в целях достижения оп­ределенного художественного аффекта.

Каолинит или водный алюмосиликат Al₂O₃ 2SiО₂ Н₂О представляет собой продукт выветривания магматических и метаморфических горных пород. Каолинит обычно встречается в виде белых или окрашенных рыхлых землистых или плотных масс, является основной частью глин. Твердость каолинита 1, плотность 2,6 г/см³.

 

4. МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

1.Общая характеристика

 

Метаморфизмом называют преобразование горных по­род, происходящее в недрах земной коры под влиянием высоких температур и давлений, В этих условиях может происходить перекристаллизация минералов без их плав­ления. Главными факторами метаморфизма являются температура, давление и химически активные вещества - растворы и газы, под действием которых породы любого состава и генезиса (магматические, осадочные или уже ранее метаморфизованные) подвергаются изменениям. При формировании структурно-текстурных особенно­стей метаморфических пород велика роль направленного давления. При одностороннем давлении кристаллы де­формируются в направлении, перпендикулярном направ­лению наибольшего давления, и видоизмененные породы приобретают сланцевое строение {гнейс, глинистые слан­цы и т. п.). Образуются специфические текстуры с харак­терной закономерно]') ориентировкой минералов, что обу­словливает анизотропию физико-механических свойств породы.

2. Главные породообразующие минералы

Минералы, слагающие метаморфические породы, можно разделить на следующие группы: 1) минералы, широко распространенные как в метаморфических, так и в магматических породах (полевые шпаты, кварц, слю­да, роговая обманка, большинство пироксенов, оливин и др.); 2) типичные для осадочных пород минералы (каль­цит, доломит); 3) минералы, которые могут находиться в магматических породах в качестве вторичных, а также слагать типичные метаморфические породы (серпентин и др.); 4) специфические метаморфические минералы, присутствие которых возможно только в глубоко преоб­разованных метаморфических породах.

 

2. Основные разновидности
метаморфических горных пород

 

Кристаллические сланцы имеют мелкозернистое сло­истое строение, цвет их от темно- до светло-серого. Основ­ная часть породы состоит из зерен кварца, биотита и мус­ковита.

Некоторые разновидности глинистых, кремнистых, слюдистых и иных сланцев являются кровельными слан­цами. Эти сланцы легко раскалываются по плоскостям сланцеватости на тонкие (2—8 мм) плоские плитки. Плотность кровельных сланцев около 2,7—2,8; порис­тость 0,3—3%; предел прочности при сжатии 50— 240 МПа. Большое значение имеет также прочность на излом перпендикулярно сланцеватости.

Гнейсы образовались в результате метаморфизма кварцево-полевош патовых пород. В состав гнейсов вхо­дят кварц, биотит, роговая обманка, полевые шпаты. Гнейсы по механическим и физическим свойствам не ус­тупают гранитам, однако сопротивление на излом парал­лельно сланцеватости у них в 1,5— 2 раза меньше, чем в перпендикулярном направлении. По плоскостям сланце­ватости они раскалываются на плиты, легко расслаива­ются при замерзании и оттаивании.

Применяют гнейсы при бутовой кладке, для кладки фундаментов, в качестве материала для щебня и отчасти в виде плит для мощения дорог. Щебень из сильно слан­цеватого гнейса не используют для бетона и дорожного строительства из-за непригодности формы зерен.

Кварциты. Их образование связано с перекристалли­зацией песчаников. Кварциты содержат 95—99 % Si0₂, их важными свойствами являются высокая огнеупорность (до 1710—1770 °С) и высокая прочность на сжатие (100—455 МПа). В строительстве кварциты используют в качестве подферменных камней в мостах, в виде бута, щебня и брусчатки для мощения дорог, а кварциты с красивой и неизменяющейся окраской идут на облицовку зданий. Кварциты, применяемые в качестве кислотоупор­ного материала, должны обладать высокой кислотостойкостью. Кварциты используют в производстве динаса — кислого огнеупора, выдерживающего под нагрузкой тем­пературу до 1500—1650 °С.

Мрамор—мелко-, и средне- и крупнозернистая плот­ная карбонатная порода, состоящая, главным образом, из кальцита и представляющая собой перекристаллизо­ванный известняк. Хотя прочность при сжатии составля­ет 100—300 МПа, мрамор легко поддается обработке, вследствие малой пористости хорошо полируется. Мра­мор широко применяют для внутренней отделки стен зданий, ступеней и лестниц. В виде песка и мелкого щеб­ня (крошки) его используют для цветных штукатурок, при изготовлении облицовочного, декоративного бетона. В условиях сульфатной коррозии для наружных облицо­вок мрамор не применяют.

 

5. ПОЛУЧЕНИЕ И ОБРАБОТКА ПРИРОДНЫХ КАМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ

 

Природные каменные материалы и изделия получают из горных пород путем механической обработки {дроб­ления, распиливания, раскалывания и т. п.), после кото­рой почти полностью сохраняются структура и свойства исходной породы.

Средние и мягкие породы (твердость 5—3) добывают с помощью камнерезных машин, снабженных твердо­сплавными дисковыми или цепными пилами. Вырезка блоков из таких пород производится поточным методом (рис. 2.6);

Для вырезки блоков из пород средней твердости при­меняют также дисковые и цепные пилы, снабженные ал­мазными режущими насадками. Производительность та­ких машин на породах средней твердости в 4—5 раз выше, чем производительность твердосплавного инструмента. Добытые в карьере блоки перевозят на камнеобраба-тывающий завод, где их распиливают на плиты" или из­готовляют из них фасонные детали.

По способу изготовления природные каменные мате­риалы и изделия можно разделить на пиленые (стеновые камки и блоки, облицовочные плиты и плиты для пола) и колотые (бортовые камни, камни тесаные, брусчатка и шашка для мощения и др.).

По виду обработки природные каменные материалы можно разделить на следующие основные виды:

1) грубообработанные каменные материалы (бутовый и валун­ный камни, щебень, гравий и песок);

2) штучный камень и блоки правильной формы (для кладки стен и др,);

3) плиты с различно обработанной поверхностью (обли­цовочные для стен, чистого пола и др.);

4) профилиро­ванные детали (ступени, подоконники, пояски, налични­ки, капители колони и т, п.);

5) изделия для дорожного строительства (бортовой камень, брусчатка и шашка для мощения).

Используя ударную и абразивную обработку, природ­ному камню придают ту или иную фактуру — различный характер поверхности.

Ударная обработка заключается.в окалывании .по­верхности камня с помощью камнетесного инструмента со сменными наконечниками: для тески пользуются ши­роким долотом - скарпелью, скалывание неровностей производят спицей — остроконечным долотом, для чистой обработки лицевой поверхности применяют бучарду со средней или мелкой насечкой.

Ударная обработка дает возможность получить сле­дующие фактуры (рис. 2,7): скальную с буграми и впа­динами, как при естественном расколе породы; рифленую с правильным чередованием гребней и впадин глу­биной до 2 мм; бороздчатую с параллельными прерывис­тыми бороздками глубиной 0,5—1 мм; точечно-шерохова­тую с точечными углублениями 0,5—2 мм.

Абразивная обработка включает распиливание, фре­зерование, шлифование и полирование.

Блоки из мрамора, известняка и других пород распи­ливают при помощи рамных пил, армированных твердо­сплавными вставками или снабженных алмазными рез­цами. Алмазные резцы увеличивают скорость резания в 5—10 раз и снижают расход электроэнергии в 2—2,5 ра­за по сравнению с резцами карборундовыми или из твер­дых сплавов. Кроме того, алмазные резцы позволяют значительно увеличивать выход готовой продукции. Ши­рина пропила сокращается примерно в 3 раза, а расход сырья на 12—18 %. Алмазными резцами можно изготов­лять тонкие плиты толщиной 5—10 мм, поэтому из 1 м³ камня получают 40—45 м² плит, что обусловливает их низкую себестоимость; к тому же обеспечивается чистота поверхности резания.

Для получения профилированных изделий (ступеней, поясков, карнизов и т. п.) на камнеобрабатывающих за­водах применяют камнефрезерные и универсальные про­филирующие машины.

Шлифуют и полируют на шлифовально-полировальных станках с вращающимися дисками, которые пере­мещают по поверхности изделия (рис. 2.8). Шлифуют с применением зернового абразива: корунда, карборунда или мелких пылевидных алмазов, которые увеличивают производительность оборудования. После шлифования камень имеет гладкую матовую поверхность. Для прида­ния камню блестящей гладкой поверхности его полиру­ют войлочными полировальными дисками с использова­нием мастик и тонких полирующих порошков из окси­дов металлов (хрома, олова, железа и др.) или нитрата олова.

Абразивная обработка создает фактуры:

- пиленую — с тонкими штрихами и бороздками глубиной до 2 мм;

- шлифованную — равномерно-шероховатую с глубиной рельефа до 0,5 мм;

- лощеную - гладкую бархатисто-ма­товую с выявленным рисунком камня;

- зеркальную-— гладкую с зеркальным блеском.

 

Термическая обработка каменной породы основана на воздействии струи газа с высокой температурой (в ре­зультате сжигания бензина в воздушной струе) на по­верхность этой породы. При обработке камня бензовоз-душным термоотбойником он нагревается неравномерно и возникающие термические напряжения вызывают ска­лывание верхнего слоя. С помощью термической обра­ботки можно оплавить поверхностный слой камня, при этом получают своеобразную «глазурованную» фактуру, кроме того, изменяют естественный цвет горной породы.

 

6. ХАРАКТЕРИСТИКИ КАЧЕСТВА СТРОИТЕЛЬНОГО КАМНЯ

 

Плотность. По плотности природные камни делятся на легкие и тяжелые. Легкие камни плотностью не более. 1800 кг/м³ имеют пористое строение (вулканический туф, пемза, известняк-ракушечник) и поэтому применяются преимущественно в виде штучного камня и блоков для стен зданий и щебня для лёгких бетонов. Тяжелые кам­ни плотностью более 1800 кг/и³ (из гранита, сиенита, диорита и т. п.) служат облицовкой и используются в ви­де плит пола, материалов и изделий для гидротехниче­ского и дорожного строительства.

Прочность. В зависимости от предела прочности при сжатии образцов в воздушно-сухом состоянии каменные материалы имеют следующие значения марок (МПа): 0,4; 0,7; 1; 1,5; 2,5; 3,5; 7,5; 10; 12,5; 15; 20; 30; 40; 50; 60; 80; 100. Марки от 0,4 до 20 свойственны легким камням различной пористости.

Истираемость и износ зависят от твердости камня. Эти свойства имеют важное значение для дорожных по­крытий, полов, ступеней лестниц и т. п. Поэтому для до­рожных покрытий и полов следует применять твердые мелко- и среднезерннстые породы, которые хорошо, со­противляются истиранию и износу.

Морозостойкость. По числу циклов попеременного за­мораживания и оттаивания образцов, в условиях стан­дартного испытания природные каменные материалы разделяют на марки по морозостойкости: Мрз 10, Мрз 15, Мрз 35, Мрз 100, Мрз 150, Мрз 200, Мрз 300, Мрз 400, Мрз 500.

Высокую морозостойкость имеют плотные камни с равномерно-зернистой структурой. Камни с неравномер­ной порфировой структурой быстрее растрескиваются при резких изменениях температуры из-за разных тем­пературных коэффициентов линейного расширения мел­кокристаллической массы и крупных вкрапленников. Слоистая текстура также снижает морозостойкость кам­ня. Свежедобытые известняки, доломиты, песчаники, ту­фы легко разрушаются от мороза вследствие того, что их поры заполнены «горной влагой» и коэффиицент на­сыщения пор водой близок к 1. После естественной про­сушки они становятся достаточно морозостойкими и бо­лее прочными.

Водостойкость.Коэффициент размягчения камня, применяемого для гидротехнических сооружений и фун­даментов, должен быть не менее 0,8; для наружых стен зданий не менее 0,6.

Теплопроводность — необходимая характеристика легкой горной породы, применяемой в виде крупных бло­ков и камней для наружных стен зданий. Этот показа­тель зависит от плотности породы, являющейся косвенной характеристикой пористости (см.. §.2* гл. 1)-, Тепло­проводность известняка-ракушечника и вулканического туфа в воздушно-сухом состоянии составляет 0,5—0,8 Вт/ /(к-°С).

Огнестойкость зависит от минерального состава и структуры камня. Одни породы при повышенной темпе­ратуре разлагаются (гипс при 100°С, известняк при 900°С), другие (гранит, кварцевые порфиры) растрески­ваются уже при температуре 600 °С вследствие различ­ного теплового расширения составляющих их минералов и полиморфного превращения кварца.

 

7. ВИДЫ ПРИРОДНЫХ КАМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ

 

1. Грубообработанные каменные материалы

 

Бутовый камень (бут) — куски камня неправильной формы размером не более 50 см по наибольшему изме­рению. Бутовый камень может быть рваный (неправиль­ной формы) и постелистый. Разработку рваного бута и щебня осуществляют преимущественно взрывным спосо­бом. Плитняковый бут получают из пород пластового за­легания. Крупные отдельности такой породы, ограничен­ные трещинами, отделяют экскаватором с последующей развалкой кусков до требуемых размеров камнекольным инструментом. Разрабатывают местные осадочные и из­верженные породы, отвечающие проектным требованиям в отношении прочности, морозостойкости и водостойко­сти. Бут из осадочных пород (известняков, доломитов, песчаников) не должен содержать примесей глины, рых­лых пород и включений пирита.

Из бута возводят плотины и другие гидротехнические сооружения, его применяют для подпорных стенок, клад­ки фундаментов и перерабатывают в щебень.

Щебень — куски камня размером 5—70 мм (для гид­ротехнического строительства до 150 мм). Получают его дроблением ■камня из прочных и морозостойких горных пород. Чтобы довести щебень до необходимого зернового состава, его дробление осуществляют в несколько ста­дий. Встречается и природный щебень, называемый дрес­вой.

Гравий состоит из окатанных зерен тех же размеров, что и у зерна щебня. Его получают просеиванием рыхлых осадочных пород, в необходимых случаях применя­ют промывку для удаления вредных примесей (глины, пыли).

Песок состоит из зерен различных минералов (квар­ца, полевого шпата, слюды и др.) размерами 0,14—■ 5 мм. Применяют природные и искусственные (дробле­ные) пески.

Как указывалось, щебень, гравий, песок используют в качестве заполнителей для бетонов.

2. Блоки и камни

 

Блоки из природного камня объемом более 0,1 м* вы­пиливают механизированным способом из массива гор­ных пород (туфа, известняка, доломита, песчаника и др.) или получают путем распиливания блоков-заготовок. Блоки применяются для наружных и внутренних стен, а также для фундаментов и стен подвалов. По назначению блоки подразделяют на типы Д, Б, П:

Д — крупные сте­новые блоки для кладки при двуряднои разрезке стен жилых домов и общественных зданий;

Б — блоки для многорядной кладки стен жилых, общественных и про­изводственных зданий;

П —■ подоконные блоки (рис. 2.9). Стеновые блоки имеют форму прямоугольного паралле­лепипеда, их размеры должны соответствовать размерам, указанным в табл. 2.4.

Стеновые камни, получаемые из туфов и известняков, применяют для кладки наружных и внутренних стен и перегородок. Основные размеры стеновых камней: 390X190X188, 490X240X188, 390х 190X288 мм. Каждый такой камень заменяет в кладке 8—-12 кирпичей (рис. 2.1). Укрупнение камней уменьшает затраты тру­да, позволяет перейти к индустриальным методам стро­ительства. Стены из мелкопористого природного камня не требуют наружной штукатурки или облицовки.

Для наружных стен применяют камни плотностью не более 2300 кг/м³; водопоглощение камня должно быть не более 30%; морозостойкость—не менее Мрз 15.

 

 

ТАБЛИЦА 2.4. РАЗМЕРЫ БЛОКОВ

 

т,ш„„	**«*.«	Ширина t.	Т°™ "■
д	236, 252, 286, 302	82, 100	40, 50
Б	38, 48, 98, 118, 128, 148, 158, 178, 198	82, 100	.30, 40, 50
П	82, 118, 129, 140, 200 .		30,-40 '

 

2. Камни и плиты для облицовки

3.

Для облицовки гидротехнических сооружений, набе­режных,устоев мостов, цокольной части монументаль­ных зданий применяют камни и плиты из гранита и дру­гих изверженных пород, которым свойственна высокая морозостойкость, прочность и твердость. Камни для об­лицовки могут быть плитообразные (толщиной 15-25 см) и утолщенные пирамидального вида (толщиной 30 см и более).

Наружнаяоблицовка зданий может выполняться из атмосферсстойких осадочных пород (известняков, доло­митов, песчаников, туфов), которые легче поддаются об­работке и экономнее гранитных пород. Для внутренней облицовки общественных зданий и сооружений (напри­мер, станций метрополитена) широко используют плиты, получаемые из хорошо рас­пиливающихся пород: мра­мора, ангидрита, гипса.

Плиты для наружной об­лицовки имеют толщину 4— 10 см. Техника резки камня с помощью искусственных алмазов дает возможность получать для облицовки зданий декоративные пластины из мрамора, гранита, оникса и др.

Специальные облицовки применяют для защиты от коррозии.

Цокольные плиты, а также детали карнизов, поясков и других выступающих частей зданий изготовляют из стойких пород. Эти изделия не должны иметь волосных трещин, им придается такая форма, чтобы на них не за­держивалась вода от дождя и тающего снега.

Плиты для полов и ступеней внутренних лестниц дол­жны иметь высокие износостойкость и декоративные свойства, соответствующие архитектуре интерьера.

 

4. Камни для гидротехнических сооружений

 

Природные каменные материалы применяют в боль­ших количествах для сооружения плотин, причалов, мо­лов, пирсов, шлюзов. В зоне переменного уровня воды условия службы материала особенно неблагоприятны: камень испытывает многократное замораживание и от­таивание в насыщенном водой состоянии. Защитную об­лицовку в этой зоне устраивают из плотных извержен­ных пород, имеющих водопоглощееие не более 1 %, марки по прочности не ниже SO—100 МПа и по морозо­стойкости Мрз 150—Мрз 500 в зависимости от класса сооружения, климатических я других условий эксплуата­ции. Соответствующим требованиям должны удовлетво­рять и материалы для каменных набросных плотин. Вну­тренние части набросок можно делать из камня, полученного из осадочных пород марок 60—80 МПа с коэффициентом размягчения не менее 0,7—0,8. Каменные материалы проверяют на влияние веществ, растворенных в воде (морской, грунтовой, речной, болотной).

 

5. Дорожные каменные материалы

 

Бортовые камни, отделяющие проезжую часть доро­ги от тротуара, изготовляют из плотных изверженных пород (гранита, диабаза и т. п.), отличающихся высокой морозо- И износостойкостью и прочностью. Бортовые кам­ни бывают прямые и лекальные, высокие (до 40 см) и низкие (до 30 см). Эти камни применяют вместо бетон­ных при соответствующем технико-экономическом обо­сновании.

Брусчатка для мощения дорог имеет форму бруска слегка суживающегося книзу. Брусчатку изготовляют механизированным способом из однородных ^: мелко- и среднезернистых пород (диабаза и др.). Из таких же пород изготовляют шашку для мозаиковой мостовой (приближающуюся по форме к кубу) и шашку для мо­щения (в виде усеченной пирамиды).

Тротуарные плиты изготовляют из гнейсов и пОдоб-ныхему слоистых горных пород. Они имеют форму пря­моугольной или квадратной плиты со стороной от 20 до 80 см с ровной лицевой поверхностью и толщиной не ме­нее 4 см и не более 15 см.

 

6. Каменные кислотоупорные изделия

 

Некоторые магматические и метаморфические горные породы используют для футеровки разнообразных уста­новок н аппаратов, подвергающихся действию кислот, щелочей, солей и агрессивных газов, а также испытыва­ющих влияние высоких и резко меняющихся температур и давлений. Кислотоупорные породы идут на изготовле­ние тесаных плит, кирпичей, брусков и фасонных изде­лий, а в дробленом и размолотом виде служат в качест­ве заполнителей в кислотоупорном бетоне и наполните­лей в кислотоупорных цементах.

В соответствии с назначением применяемые породы должны удовлетворять определенным требованиям, а именно: быть кислотоупорными, т.е. хорошо сопротив­ляться воздействию различных кислот и других реаген­тов-— это свойство оценивается по растворимости порош­ка породы в растворах кислот (соляной, серной) при на­гревании; иметь высокую огнеупорность; обладать достаточным сопротивлением сжатию и изгибу; выдер­живать резкие колебания температур;

Из магматических горных пород кислотоупорными яв­ляются, главным образом, кислые мелкокристаллические, к которым относятся бештаунит, андезит, гранит и неко­торые туфы, а из метаморфических — кварцит.

Применение кислотоупорного штучного камня ограни­чено его высокой стоимостью, обусловленной трудностью добычи и обработки, а также малым выходом готовой продукции из горной массы. Полноценным заменителем камня служит значительно более дешевый кислотоупор­ный бетон. Со штучным тесаным камнем соперничает также искусственный литой камень (базальтовый, диаба­зовый) .

 

7. Предохранение каменных материалов от разрушения

8.

Основные причины разрушения природных каменных материалов в сооружениях: замерзание воды в порах и трещинах, вызывающее внутренние напряжения; частое изменение температуры и влажности, вызывающее появ­ление микротрещин; растворяющее действие воды и по­нижение прочности при водонасыщении; химическая кор­розия, происходящая под действием газов (S0₂, С0₂ и др.) содержащихся в атмосфере, и веществ, растворен­ных в грунтовой или морской воде.

Конструктивную защиту открытых частей сооруже­ний (цоколей, карнизов, поясков, столбов, парапетов) сводят к приданию им такой формы, которая облегчает отвод воды. Этому же способствует гладкая полирован­ная поверхность облицовки и профилированных деталей. Стойкость пористых каменных материалов, которые не полируются, повышают путем пропитки поверхностного слоя уплотняющими составами и нанесения на лицевую поверхность гидрофобизующих (водоотталкивающих) со­ставов. Кремнефторизацию (или флюатирование) приме­няют для повышения стойкости наружной облицовки из карбонатных пород. При пропитывании известняка рас­твором флюата (соль кремнефтористо-водородной кис­лоты) происходит химическая реакция

 

2СаСО₃ + MgSiF₆ = 2CaF₂ + MgF₂ + Si0₂ + 2C0₂ ­ .

 

Полученные нерастворимые в воде вещества CaF₂, MgF₂, Si0₂ отлагаются в порах и уплотняют лицевой слой камня. В результате уменьшается его водопоглощение и возрастает морозостойкость, облицовка из камня меньше загрязняется пылью.

Некарбонатные, пористые каменные материалы пред­варительно обрабатывают водными растворами кальцие­вых солей :(например, СаС1₂), а после этого пропитыва­ют флюатами.

Долговечность пористого камня значительно увеличи­вается, если пропитать его поверхностный слой раство­ром мономера с последующей полимеризацией мономе­ра в порах бетона при термокаталнтачеекой или радиа­ционной обработке,

Гидрофобизация, т .е.покрытие и пропитка гидро­фобными составами (например, кремнийорганическими жидкостями), предотвращает проникновение влаги в по­ристый камень и повышает его морозостойкость. Начи­нают применять для защиты камня от коррозии пленко­образующие полимерные материалы — прозрачные и ок­рашенные.

 

Выводы: