5. Технологические свойства строительных материалов

Свойства, выражающие способность материала к восприятию определенных технологических операций с целью изменения формы, размеров, характера поверхности, плотности, называют технологическими.

Из бетонной или растворной смеси нетрудно отформовать изделие заданной формы и требуемых размеров. Во время изготовления изделие можно уплотнить вибрированием, трамбованием или другими технологическими приемами, оштукатурить и загладить его поверхность. Классическим примером технологичного материала является древесина — ее нетрудно тесать, строгать, сверлить, распиливать, долбить, перепиливать, раскалывать, склеивать, шлифовать, полировать, окрашивать, лакировать, соединять на гвоздях, шурупах, винтах, нагелях и врубках. Весьма технологичны металлы. их обрабатывают в холодном, нагретом и расплавленном состоянии. Из глины можно отформовать изделия любой формы, а после сушки и обжига получить неразмокающий в воде керамический каменный материал, весьма прочный и долговечный.Удобоукладываемость — важнейшее технологическое свойство строительного раствора легко укладываться тонким и плотным слоем на пористое основание и не расслаиваться при транспортировании, перекачивании насосами и хранении. В свою очередь, удобоукладываемость зависит от подвижности (растекаемости) и водоудерживающей способности растворной смеси. К технологическим свойствам готовых к употреблению лакокрасочных материалов относят степень перетертости красок (чем тоньше растерта краска, тем легче ее наносить на поверхность), время и степень высыхания материала, условная вязкость, розлив, адгезия покрытия с поверхностью, способность покрытий шлифоваться и полироваться. Оценка технологических свойств производится условными методами и приборами с указанием названия прибора, температурных условий испытания, скорости нагружения при испытании и др. На практике нередко ограничиваются также визуальными оценками технологических свойств. Однако при массовом производстве и применении материалов (бетонных смесей, асфальтобетонной массы, полимерных композиций и др.) пользуются специальными приборами и методами испытаний с выражением технологических свойств в виде числовых показателей.

6. Породообразующие минералы

Горные породы состоят из минералов-природных веществ, имеющих определенный химический состав и физические свойства. В составе земной коры более 2000 минералов. Однако в образовании горных пород участвует всего лишь немногим более 50 минералов, которые носят название породообразующих.

Большинство породообразующих минералов являются кристаллическими телами и обладают анизотропией свойств, т. е. у анизотропных минералов физические свойства неодинаковы по различным кристаллографическим направлениям. Строительные свойства горных пород определяются химическим составом породообразующих минералов и их основными физико-механическими свойствами.

Все минералы в зависимости от химического состава делят на классы: силикаты, карбонаты, оксиды и гидроксиды, сульфаты и др.Минералы характеризуются следующими основными физическими свойствами: цвет, блеск, твердость, спайность.Цвет - свойство минералов, которое в значительной степени предопределяется химическим составом. По цвету они могут быть разделены на светлые и темные: светлые характеризуются преобладающим содержанием кремния и алюминия; темные содержат значительное количество железа и магния при пониженном содержании (или отсутствии) кремния и алюминия (роговая обманка, биотит и др.).

Блеск — способность минералов отражать своими поверхностями свет, различают блеск: металлический (напоминает блеск поверхности свежего излома металлов); стеклянный (напоминает блеск поверхности стекла); шелковистый - характерен для минералов, имеющих волокнистое строение; жирный - поверхность минерала как бы смазана жиром; восковой; матовый. Твердость — степень сопротивления минерала внешнему механическому воздействию. Наиболее простой способ ее определения — царапание одного минерала другим. Для оценки относительной твердости принята шкала Мооса из 10 минералов, в которой каждый последующий царапает все предыдущие. Спайность — способность минерала раскалываться по определенным направлениям с образованием ровных, гладких и блестящих поверхностей (например, слюда). При отсутствии спайности минерал под ударом раскалывается по случайным неровным поверхностям. В соответствии с принятой классификацией породообразующие минералы объединены в классы. Ниже рассмотрены основные породообразующие минералы.

Класс силикатов объединяет минералы, которые являются основной составляющей магматических и метаморфических горных пород. Минералы этого класса, сходные по составу и строению, объединяют в следующие группы: полевые шпаты, слюды, железисто-магнезиальные силикаты, тальк.

Полевые шпаты — довольно распространенные минералы, участвующие в образовании многих горных пород. По химическому составу полевые шпаты представляют собой алюмосиликаты калия, натрия или кальция. Полевые шпаты характеризуются хорошо выраженной спайностью по двум направлениям. Из разновидностей полевых шпатов в природе различают: ортоклаз (прямораскалывающийся) К20 • А1203 • 6Si02 и плагиоклаз (косораскалывающийся) в виде альбита Na20 • А1203 • 6Si02 и анортита CaO • А1203 -2Si02. Цвет полевых шпатов от белого до темно-красного, истинная плотность 2,50 . . . 2,76 г/см3, твердость 6, предел прочности при сжатии от 120 до 170 МПа, температура плавления 1170 . . . 1550 ° С. Эти минералы обладают низкой атмосфероустойчивостью и при выветривании разрушаются с образованием минерала каолинита, являющегося основной частью глинистых осадочных горных пород. В чистом виде полевые шпаты применяют в качестве плавней при производстве керамических материалов. Слюды - по химическому составу являются слоистыми водными алюмосиликатами. В природе много разновидностей слюд, среди которых чаще всего встречаются биотит и мусковит. Биотит не прозрачен, темного, даже черного цвета с характерным металлическим блеском. Мусковит -прозрачная бесцветная слюда. Слюды имеют совершенную спайность, расщепляясь на тонкие гибкие пластинки. Истинная плотность 2,8 .. . 3,2 г/см3, твердость 2 ... 3. Слюды входят в состав изверженных (граниты, сиениты) и осадочных горных пород. Большое содержание слюд придает горной породе слоистость, снижает ее прочность и стойкость, затрудняет полировку.Каолинит — водный силикат алюминия — самый распространенный минерал осадочных горных пород. Чистый каолинит белого цвета, однако примеси придают ему различные оттенки: желтоватый, бурый, зеленоватый и др. Истинная плотность 2,5 .. . 2,6 г/см3, твердость 1. Каолинит наряду с другими минералами входит в состав глин, известняков, песчаников и других осадочных горных пород. Каолинит - ценное сырье для производства фарфоровых и фаянсовых изделий, а также огнеупорных материалов и изделий.Железисто-магнезиальные минералы имеют темную окраску и называются темноокрашенными. Наиболее распространенными породообразующими минералами являются роговая обманка, авгит и оливин. Истинная их плотность 3 ... 3,6 г/см3, твердость 5,5 . . .7,5, цвет от темно-зеленого до черного ( в зависимости от наличия железа в их составе). Минералы этой группы обладают высокими прочностью, ударной вязкостью и атмосферостойкостью, эти же свойства они передают и содержащим их магматическим горным породам (габбро, диабаз, базальты). Тальк — минерал светло-зеленого или буро-желтого цвета с жирным блеском, твердость 1, спайность весьма совершенная, встречается в виде листоватых и чешуйчатых агрегатов среди известняков, мраморов и в составе тальковых сланцев.

Класс карбонатов включает соли угольной кислоты, кальция и магния, которые широко распространены в породах осадочного и метаморфического происхождения. Кальиит — известковый шпат СаС03 - часто встречающийся минерал в осадочных горных породах (известняки, мергели, мел). Он представляет соой прозрачный или бесцветный минерал, но может быть окрашен за счет примесей. Блеск кальцита стеклянный, истинная плотность 2,6 . \ . 2,8 г/см3, твердость 3. Кристаллы кальцита обладают совершенной спайностью по трем направлениям. При действии соляной кислотой кальцит бурно "вскипает" с выделением углекислого газа. Присутствие кальцита в осадочных горных породах делает их ценным сырьем для производства минеральных вяжущих веществ. Магнезит по химическому составу является карбонатом магния MgC03. В природе он менее распространен, чем кальцит. Магнезит белого цвета, часто с желтоватым оттенком, истинная плотность его 2,9 ... 3 г/см3, твердость 3,5 . .. 4,5. Образует породу того же названия. Доломит встречается в природе в виде двойной соли СаС03 • MgC03. Он имеет серовато-белый цвет, иногда с желтоватым, зеленоватым или красноватым оттенком; истинная плотность его 2,8 .. . 2,9 г/см3, твердость 3,5 ... 4. Входит в состав известняков, мраморов и др.

Класс оксидов и гидроксидов (кремния и железа) наиболее распространенный класс минералов, составляющих около 17 % объема земной коры. Наибольшее распространение имеют кварц, опал и лимонит. Кварц - кристаллический кремнезем Si02, в природе встречается в ниде самостоятельной породы (кварцевого песка) и в составе многих юрных пород (граниты, кварциты, песчаники и др.). Кварц - один из самых прочных, твердых и стойких минералов. Он непрозрачен, часю имеет молочно-белый цвет, характеризуется отсутствием спайности, т. е. под действием удара раскалывается не по определенным плоскостям, а дает раковистый излом произвольной формы. Истинная ппотность его 2,65 г/см3, твердость 7 (по шкале твердости), предел прочности при сжатии превышает 1000 МПа. При обычной температуре кварц не реагирует с кислотами и щелочами. При 1710 ° С кварц плавится, образуя после быстрого охлаждения кварцевое стекло. При выветривании магматических горных пород стойкие зерна кварца не разрушаются, а образуют кварцевый песок. Опал — аморфный кремнезем (Si02 * Н2 О), в отличие от кварца обладает большей реакционной способностью. Опал имеет истинную плотность 2,0 .. . 2,5 г/см3, твердость 5 . . . 6,5. Из опала состоят панцири диатомей и скелеты радиолярии. Лимонит (2Fe203 • Н20) встречается в виде примесей в осадочных породах, придавая им бурую или красно-бурую окраску. Эти примеси снижают атмосферостойкость пород.

Класс сульфатов включает большое число минералов, среди которых наиболее распространены гипс и ангидрит. Гипс по химическому составу представляет собой водную сернокислую соль кальция CaS04 • 2Н20. Кристаллы гипса имеют пластинчатое, волокнистое или зернистое строение. Гипс белого цвета, но может быть за счет примесей окрашен в серый, желтый, красный и другие цвета. Истинная плотность 2,3 г/см3, твердость 1,5 ... 2, растворим в воде. При нагревании двуводный гипс способен выделять кристаллизационную воду, переходя в полуводный или безводный гипс. В природе образует породу 1Ипсовый камень, который широко используется при производстве гипсовых вяжущих веществ. Ангидрит — безводная (CaS04) разновидность гипса, внешне напоу минающая мрамор. Может быть белого, серого или голубого цвета, имеет стеклянный блеск, истинная плотность 2,9 г/см3, твердость 3,5, спайность совершенная. Используется в качестве поделочного и облицовочного камня.

Класс сульфидов представляет пирит (Fe2 S), который имеет латунно-желтый цвет с металлическим блеском, истинная плотность его около 5 г/см3, твердость 6. В зоне выветривания легко разрушается. В качестве прмесей содержится в мраморе и других породах, снижая эксплуатационные качества облицовочных материалов