Что такое породообразующие минералы

Породообразующие минералы

Породообразующие минералы — минералы, входящие в качестве постоянных существенных компонентов в состав горных пород.

Наибольшее значение имеют силикаты (75 % массы земной коры). Для каждой группы пород — магматических, метаморфических и осадочных — характерны свои ассоциации породообразующих минералов.

Наиболее распространённые минералы земной коры (каждой генетической группе пород свойственны свои породообразующие минералы):

Средневзвешенный состав Земной коры — андезитовый. Основные минералы коры: полевой шпат, кварц, слюды, кальцит, амфиболы, пироксены. Средний состав мантии — ультраосновный. Основные минералы мантии: оливин (Mg,Fe)₂SiO₄, ромбический пироксен, моноклинный пироксен, гранат.

Литература

Ссылки

Полезное

Смотреть что такое «Породообразующие минералы» в других словарях:

Породообразующие минералы — минералы, входящие в качестве постоянных существ. компонентов в состав горных пород. П. м. принадлежат к числу наиболее распространённых минералов в земной коре. Наибольшее значение имеют Силикаты, составляющие не менее 75% всей земной… … Большая советская энциклопедия

Породообразующие минералы — (a. rock forming minerals; н. gesteinsbildende Mineralien; ф. mineraux constitutifs, constituants mineralogiques; и. minerales que forman rocas) минералы, слагающие горн. породы земной коры, a также лунные породы и метеориты. Большая… … Геологическая энциклопедия

ПОРОДООБРАЗУЮЩИЕ МИНЕРАЛЫ — ПОРОДООБРАЗУЮЩИЕ МИНЕРАЛЫ, минералы, входящие в качестве постоянных существенных компонентов в состав горных пород: кварц, полевые шпаты, слюды, амфиболы, пироксены, оливин и др … Современная энциклопедия

ПОРОДООБРАЗУЮЩИЕ МИНЕРАЛЫ — минералы, входящие в качестве постоянных существенных компонентов в состав горных пород; наибольшее значение имеют силикаты (75% от массы земной коры). Для каждой группы пород магматических, метаморфических и осадочных характерны свои ассоциации… … Большой Энциклопедический словарь

Породообразующие минералы — ПОРОДООБРАЗУЮЩИЕ МИНЕРАЛЫ, минералы, входящие в качестве постоянных существенных компонентов в состав горных пород: кварц, полевые шпаты, слюды, амфиболы, пироксены, оливин и др. … Иллюстрированный энциклопедический словарь

ПОРОДООБРАЗУЮЩИЕ МИНЕРАЛЫ — широко распространённые в природе минералы (в большинстве случаев силикаты, составляющие 75% массы земной коры), входящие в состав горных пород в качестве постоянных, существенных компонентов: полевые шпаты, кварц, слюды, магнетит и др.,… … Большая политехническая энциклопедия

породообразующие минералы — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN rock constituentsrock forming minerals … Справочник технического переводчика

породообразующие минералы — минералы, входящие в качестве постоянных существенных компонентов в состав горных пород; наибольшее значение имеют силикаты (75% массы земной коры). Для каждой группы пород магматических, метаморфических и осадочных характерны свои ассоциации… … Энциклопедический словарь

ПОРОДООБРАЗУЮЩИЕ МИНЕРАЛЫ — минералы, слагающие осн. объём горных пород; наибольшее значение среди П. м. имеют силикаты (75% от массы земной коры). Для каждой группы магматич., метаморфич. и осадочных пород характерны свои ассоциации П. м. Различают гл. (содержание в породе … Большой энциклопедический политехнический словарь

ПОРОДООБРАЗУЮЩИЕ МИНЕРАЛЫ — минералы, входящие в качестве постоянных существенных компонентов в состав горн. пород; наиб. значение имеют силикаты (75% массы земной коры). Для каждой группы пород магматич., метаморфич и осадочных характерны свои ассоциации П. м … Естествознание. Энциклопедический словарь

Источник

ПОРОДООБРАЗУ́ЮЩИЕ МИНЕРА́ЛЫ

Том 27. Москва, 2015, стр. 169

Скопировать библиографическую ссылку:

ПОРОДООБРАЗУ́ЮЩИЕ МИНЕРА́ЛЫ, ми­не­ра­лы, со­дер­жа­ние ко­то­рых в дан­ной гор­ной по­ро­де пре­вы­ша­ет 5 объ­ём­ных про­цен­тов. На­бор П. м. (на­ря­ду со струк­тур­но-тек­стур­ны­ми осо­бен­но­стя­ми) оп­ре­де­ля­ет на­зва­ние гор­ной по­ро­ды. Наи­бо­лее рас­про­стра­нён­ные П. м. оса­доч­ных гор­ных по­род – кар­бо­на­ты (каль­цит, до­ло­мит), гли­ни­стые ми­не­ра­лы (као­ли­нит, нон­тро­нит, мон­тмо­рил­ло­нит) и гид­ро­слю­ды (глау­ко­нит), суль­фа­ты (гипс, ан­гид­рит), хло­ри­ды (га­лит, силь­вин), ми­не­ра­лы груп­пы крем­не­зё­ма (кварц, хал­це­дон) и ок­си­ды (маг­не­тит, ру­тил). Для маг­ма­ти­че­ских гор­ных по­род зем­ной ко­ры ха­рак­тер­ны си­ли­ка­ты (оли­вин, пи­ро­ксе­ны, по­ле­вые шпа­ты, фельд­шпа­тои­ды, слю­ды, ам­фи­бо­лы), кварц. В ме­та­мор­фи­че­ских гор­ных по­ро­дах рас­про­стра­не­ны пре­им. си­ли­ка­ты (гра­на­ты, ам­фи­бо­лы, по­ле­вые шпа­ты, слю­ды, киа­нит, став­ро­лит, сер­пен­тин, хло­ри­ты и др.) и кварц. П. м., сла­гаю­щи­ми пе­ри­до­ти­ты верх­ней ман­тии Зем­ли, яв­ля­ют­ся оли­вин, пи­рок­се­ны, хром­шпи­не­ли­ды, гра­нат, пла­ги­ок­лаз. В ниж­ней ман­тии пред­по­ла­га­ет­ся на­ли­чие рин­гву­ди­та, вадс­леи­та, мей­джо­ри­та, постпе­ров­ски­та, фер­ри­пе­рик­ла­за, маг­не­зио­вю­сти­та и др. П. м., об­ра­зую­щих­ся толь­ко при очень вы­со­ких дав­ле­ни­ях. Для ме­тео­ри­тов ха­рак­тер­ны си­ли­ка­ты (оли­вин, ор­то­пи­рок­сен) и ин­тер­ме­тал­ли­ды (ка­ма­сит, тэ­нит).

Источник

Характеристика и свойства основных породообразующих минералов, классификация по происхождению

Земная кора и мантия сформированы из горных пород, которые являются агрегатами породообразующих минералов. Науке известно более 5 тыс. минеральных химических соединений, многие из которых обладают свойством образовывать горные породы, но лишь малая их часть распространена в земной коре, остальные считаются редкими и довольно ценными. Их классифицируют по происхождению и по структурно-химическому составу. Рассмотрим виды породообразующих минералов.

Что такое минералы и какие из них являются породообразующими?

Минерал – химическое соединение или отдельный элемент, который образуется в результате геологических процессов. Горные породы представляют собой агрегат одного или нескольких минералов. Если порода состоит из одного минерала, она считается мономинеральной, если из нескольких – полиминеральной.

Полевой шпат

Список физических характеристик, которыми обладают минералы:

Какие породообразующие минералы считаются самыми главными в земной коре?

Классификация основных породообразующих минералов и их характеристика

На сегодняшний день зафиксировано 5336 видов минералов. Ежегодно фиксируется около десятка новых. Лишь 100–150 из них широко представлены в земной коре, остальные считаются редкими. Классификация минералов строится на следующих основаниях: по происхождению, составу, свойствам, структурно-химической основе.

По происхождению (эндогенное, экзогенное, метаморфическое)

По генезу выделяют три основных группы породообразующих химических соединений: эндогенные, экзогенные и метаморфические. Эндогенное минералообразование связано с геологическими процессами образования мантии и магматических расплавов. В результате магматической деятельности расплав кристаллизуется, образуя силикатные материалы. К магматическим эндогенным минералам относят алюмосиликаты и силикаты.

Минералы экзогенного генеза появились в результате процессов, происходящих на поверхности земной коры: на суше или в воде. Их возникновение обусловлено выветриванием – воздействием окружающей среды, атмосферных осадков, реакций с растворенными в воде химическими элементами, живых организмов. Экзогенные материалы имеют следующие свойства: небольшая твердость, способность вступать в контакт с водой. Экзогенный генез имеют следующие группы минералов:

Минералы метаморфического генеза формируются из экзогенных пород. Перемещаясь вглубь земной коры, эти вещества подвергаются воздействию высокой температуры, а также сильному давлению. Они перекристаллизовываются, приобретают твердость, плотность. Метаморфический генез имеют кварц, слюды, пироксены, амфиболы, гранат, хлориты.

Сильвин

По составу и структуре

Международная минералогическая ассоциация в 2009 году утвердила классификацию минералов по химическому составу и структуре. Они делятся на органические и неорганические. Неорганические включают несколько групп:

Самородками называются минералы, которые представляют собой элементы периодической таблицы, не связанные в соединения. В самородном состоянии встречается 45 элементов, но большинство из них редки. К самородкам относятся золото, серебро, железо, алмаз, графит, висмут.

Сульфосоли формируются в гидротермальных источниках, некоторые имеют магматическое и осадочное происхождение. К ним относятся: пирит, галенит, сфалерит, арсенопирит, леллингит.

Окислы и гидроокислы, как понятно из названия этого вида, представляют собой соединение металлов с кислородом. Это одна из наиболее распространенных групп минералов в земной коре. Их количество составляет около 17%, один только кремнезем занимает 12,6%. Большая часть окислов сформировалась на поверхности земной коры или в водных бассейнах – там, где был постоянный доступ к кислороду.

Из всех перечисленных групп последняя, включающая силикаты и алюмосиликаты, является самой обширной. Она включает в себя около 800 видов минералов, которые составляют 90% литосферы, а это значит, что они считаются самыми распространенными на Земле. Основные породообразующие элементы – полевой шпат и кварц, на их долю приходится более 50% массы земной коры. Кроме них к этому классу относятся слюды, пироксены, гранаты, топаз, берилл, турмалин, асбест.

Значение породообразующих минералов

Породообразующие химические соединения имеют огромное значение для формирования литосферы нашей планеты. Они слагают такие горные породы, как гранит, базальт, глина, мел и т. д., образуя литосферу.

Некоторые минералы с доисторических времен и по сей день продолжают использоваться в качестве красителей, например гематит, гетит, оксиды марганца. Минеральное образование кремень сыграло важную роль в истории человечества – с помощью него высекали огонь, а затем стали использовать в огнестрельном оружии.

В современном мире породообразующие минералы используют в следующих сферах:

Литотерапевты (представители народной медицины, применяющие для лечения камни) используют некоторые минералы в лечебных целях. Согласно их мнению, массаж камнями, прикладывание минералов к больному месту способствует улучшению здоровья.

Источник

Основные породообразующие минералы

Природные каменные материалы и сырье для производства строительных материалов из горных пород

Цель: Классифицировать природные каменные материалы по происхождению. Характеризовать качественные показатели строительного камня. Обосновать технологии получения и переработки природных каменных материалов.

Основные понятия по теме: горная порода, породообразующие минералы, магматические, осадочные, метаморфические, габброиды, гранитоиды, кварц, алюмосилликаты, карбонаты, сульфаты, бутовый камень, щебень, песок.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Горные породы — главный источник получения строи­тельных материалов. Горные породы используют в про­мышленности строительных материалов как сырье для изготовления керамики, стекла, теплоизоляционных и других изделий, а также для производства неорганиче­ских вяжущих веществ — цементов, извести и гипсовых. Сотни миллионов кубометров песка, гравия и щебня применяют ежегодно в качестве заполнителей бетонов и растворов. Широко используют природные каменные ма­териалы для облицовки зданий и сооружений, устройства полов, лестниц, мощения дорог.

Горные породы — это природные образования более или менее определенного состава и строения, образующие в земной коре самостоятельные геологические тела.

Минералами называют однородные по химическому составу н физическим свойствам составные части горной породы. Большинство минералов — твердые тела, иногда встречаются жидкие (самородная ртуть).

В зависимости от условий формирования горные по­роды делят на три генетические группы:

— магматиче­ские породы, образовавшиеся в результате охлаждения и затвердевания магмы;

— осадочные породы, возникшие в поверхностных слоях земной коры из продуктов вывет­ривания и разрушения различных горных пород;

— мета­морфические породы, являющиеся продуктом перекри­сталлизации и приспособления горных пород к изменив­шимся в земной коре физико-химическнм условиям.

2. ПОРОДООБРАЗУЮЩИЕ МИНЕРАЛЫ

Основные породообразующие минералы:

— группа кварца и его разновидности;

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

— группа железисто-магнезиальных силикатов;

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).

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 (дымчатый топаз), 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.

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.

4. МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

1. Общая характеристика

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 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 м 3 камня получают 40-45 м 2 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/м 3 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/и 3 (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: 390 х 190 х 188, 490 х 240 х 188, 390 х 190 х 288 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/м 3 ; водопоглощение камня должно быть не более 30%; морозостойкость — не менее Мрз 15.

ТАБЛИЦА 2.4. РАЗМЕРЫ БЛОКОВ

3. Камни и плиты для облицовки

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 подобных ему 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.

7. Предохранение каменных материалов от разрушения

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

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,

Источник