Тема 9.
Горные породы.
1) Горные породы природное минеральное сырьё для строительных материалов.
К природному минеральному сырью относят такие минералы и горные породы, из которых получают важнейшие искусственные строительные материалы и изделия на основе вяжущих веществ, такие, как цемент, известь, гипс, асбест, магнезиальные вяжущие. Кроме того, минеральное сырье после термической (плавление и обжиг) или химической обработки используют как сырье для стекольной, керамической, фарфорофаянсовой промышленности, а также для вяжущих и каменного литья, для минеральных красок и, наконец, для производства удобрений (агроруды).
Минеральное сырье подразделяют на две группы: горно-техническое и горно-химическое.
К горно-техническому сырью относятся каолины, огнеупорные глины, бентониты, кварцевые пески и песчаники, карбонатные породы, мел, гипс, ангидрит, асбесты, кварциты и другие породы, а к горно-химическому — фосфориты, апатиты, калийные и калийно-магниевые соли, поваренная соль, сульфат натрия и природная сода, самородная сера, борное сырье, селитры, фосфориты, мел. Горно-химическое сырье используют главным образом как сырье для минеральных удобрений и мелиорантов. В состав горно-химического сырья входят также минеральные пигменты (сырье для красок). Их основными компонентами являются минералы, барит, волконскоит, глауколит и горные породы мел, мумии, охры, умбры и др.
2) Выветривание горных пород и способы защиты.
Выветривание горных пород и минералов - это процесс разрушения и химического изменения горных пород под влиянием температуры, химического и механического воздействия на них атмосферы, воды и организмов. Различают три типа выветривания: физическое, химическое, биологическое. Физическое выветривание - это процесс механического раздробления горных пород без изменения химического состава образующих их минералов. В результате от породы, разбитой сетью трещин, начинают отпадать отдельные обломки, и с течением времени ее поверхность может подвергнуться полному механическому разрушению, что благоприятствует химическому выветриванию.
Химическое выветривание - это процесс химического изменения горных пород и минералов и образования новых, более простых соединений в результате реакций растворения, гидролиза, гидратации и окисления. Важнейшими факторами химического выветривания являются вода, углекислый газ и кислород. Вода выступает в роли активного растворителя горных пород и минералов, а растворенный в воде углекислый газ усиливает разрушающее действие воды.
Биологическое выветривание - это процесс химического разрушения и химического изменения горных пород и минералов под влиянием организмов и продуктов их жизнедеятельности. При биологическом выветривании организмы извлекают из породы необходимые для построения своего тела минеральные вещества и аккумулируют их в поверхностном горизонте породы, создавая условия для формирования почвы.
Различают химические и конструктивные способы защиты от выветривания. К химическим способам защиты относится обработка природных камней из карбонатных горных пород (мрамор, известняк, доломит) флюатами — солями кремнефтористоводородной кислоты. В результате образуются нерастворимые соединения фтористого кальция, магния, кремниевой кислоты, уплотняющие поверхностный слой материала.
Поверхности природных каменных материалов уплотняются также попеременной пропиткой их растворимым стеклом и хлористым кальцием, а также другими веществами, в результате чего образуются нерастворимые соединения, закупоривающие поры. Эффективной защитой каменных материалов от воды является гидрофобизация их водными растворами кремнийорганических соединений и обработка другими полимерными соединениями.
Конструктивные способы защиты от выветривания сводятся к тому, что изделиям из природного камня придают определенную форму, которая не задерживает воду на их поверхности.