Природные каменные материалы используемые в строительстве

1. Общие положения и классификация.

2. Разрушение природных, каменных материалов и их защита.

3. Природные каменные материалы и их применение.

Общие положения

При строительстве зданий сооружений, дорог до 79-80% материалов представляют собой природное сырье. В основном это либо горные минералы либо горные породы. В природе известно несколько тысяч минералов, из которых слагаются несколько десятков тысяч горных пород.

Минералы - природные тела однородные по химическому составу, свойствам и строению горного образованные в результате физико-химических процессов в глубинах и на поверхности земли

Горная порода – природные агрегаты минералов более или менее постоянного минералогического и химического состава, образующие самостоятельные геологические тела, слагающие земную кору.

Минералы обычно подразделяют по химическому составу на 6 основных групп:

- кварца (кварц, опал),

- алюминатов (корунд),

- алюмосиликатов (полевые шпаты [плагиоклаз и ортоклаз]),

- железомагнезиальные силикаты (авгит, роговая обманка),

- карбонатов

- сульфатов.

В строительстве обычно используют минералы группы кварца, алюмосиликатов, карбонатов и сульфатов.

Горные породы принято подразделять по происхождению на три основные класса:

1. Магматические (вулканические) – произошедшие в результате первичных процессов на земле.

2. Осадочные (пластовые) это вторичные по отношению к первым.

3. Метаморфические (видоизменённые) – вторичные по отношению к 1 и 2.

Г орные породы

Магматические Метаморфические

О садочные

обломочные химические органогенные

гравий , осадки

глины,

пески

Массивные Обломочные

рыхлые сцементированные

вулк. пепел, вулканические туфы

пемза туфолавы

Интрузивные Эффузивные

граниты, кварцевые порфиры,

сиениты, бесквар. порфиры,

диориты, андезиты,

габбро, диабаз, базальт

Разрушение природных, каменных материалов и их защита.

Строительные материалы из природного сырья подвержены разрушению в следствии воздействия внешних атмосферных факторов, и в следствии внутренних процессов.

Внутренние изменения происходят в результате процессов кристаллизации, перекристаллизации, химического взаимодействия компонентов горных пород.

На строительные материалы в относительно короткие сроки эксплуатации наиболее сильное воздействие оказывают атмосферные факторы и техногенные факторы: воздействие воды, кислорода, ветра, ультрафиолетовых и инфракрасных лучей, температурное воздействие (замораживание и оттаивание воды).

Наиболее подверженные разрушениям – это карбонатные породы (осадочного происхождения): известняк, доломит, магнезит и т. д.

Наибольшее воздействие на эти породы оказывают различные окислы, которые выбрасываются в атмосферу: CO₂, SO₃, SO₂, NO₂ – в виде кислотных дождей. При взаимодействии этих кислых сред образуются новые растворимые, рыхлые соединения, вымываемые водой.

Даже слабая угольная кислота H₂CO₃ способны разрушать эти материалы, например, в процессе диссоциации образующийся бикарбонат CaHCO₃ в дальнейшем вымывается водой, образуя в камне пористость (3СаО + 2H₂CO₃ → CaHCO₃ + 2Са(ОН)₂)

Разрушение от замораживания и оттаивания второй по силе воздействия разрушающей фактор.

Попеременное увлажнение и высушивание, является третьим по силе воздействия фактором разрушения.

Способы защиты:

конструктивные методы применяются в процессе проектирования; отвод воды; защита от влаги, гидроизоляции.

Специальные меры: пропитка неорганическими и полимерными составами:

1). Флюатирование (флюат Na₂SiF₆) – это способ уплотнения камня: поры и пустоты заполняются продуктами взаимодействия нерастворимыми в воде, в результате чего уменьшается водопоглощение и возрастает морозостойкость камня.

2). Пропитка мономерами с последующей полимеризацией .

3). Пропитка гидрофобными составами (это водоотталкивание) – это кремнийорганические и гидроксилоксановые жидкости

4). Пропитка органическими вяжущими веществами: дегтем, битумом, дегте битумными эмульсиями.

Природные каменные материалы и их применение.

Природные каменные материалы и изделия получают из горных пород путем механической (ударной или абразивной) обработки, после которой почти полностью сохраняются структура и свойства исходной породы. По способу изготовления природные каменные материалы делят на:

- пиленые,

- колотые.

По виду обработки природные каменные материалы делят на следующие основные виды:

- грубообработанные (бутовый и валунные камни, щебень, гравий, песок),

- штучный камень и блоки правильной формы,

- плиты с различно обработанной поверхностью,

- профилированные детали,

- изделия для дорожного строительства.

Бутовый камень – куски камня неправильной формы с наибольшим размером не более 50 см. Бывает рванным (взрывной способ разработки) и постелистым (получают из пород пластового заложения).

Щебень – куски камня размером от 5 до 70 мм. Получают дроблением камня из прочных и морозостойких горных пород.

Гравий – состоит из зерен тех размеров но окатанной формы.

Песок состоит из зерен разных минералов размером от 0,14 до 5 мм.

Блоки по виду поверхности граней подразделяют на пиленые (П) и колотые (К). Пилеными считают блоки, у которых не менее четырех граней образованы методом пиления. Колотые блоки имеют три и более граней, полученных методом раскола. Блоки должны иметь форму прямоугольного параллелепипеда или близкую к нему с размерами: длина от 0,4 до 3,5 м; ширина и высота от 0,2 до 2,0 м. В зависимости от объема различают 4 группы:

I – более 5 м³

II – от 3 до 5 м³

III – от 0,7 до 3 м³

IV – от 0,1 до 0,7 м³

В зависимости от правильности геометрической формы и качества поверхности граней подразделяют на 1-й и 2-й сорт.

Условное обозначение блоков включает: обозначение группы блоков по объему, вид поверхности граней, способность горной породы к полировке (полируемые — О_п, неполируемые — О_н), сорт блоков, петрографическое наименование, цвет, структуру породы и обозначение настоящего стандарта.

Пример условного обозначения блока объемом 4 м³ из полируемого мелкозернистого розового гранита 1-го сорта, добытого выкалыванием:

Блок IIК О_п 1 гранит розовый мелкозернистый ГОСТ 9479-98.

Декоративные свойства горных пород характеризуют цветом, структурой и текстурой-рисунком. Показатель декоративности А_д определяют по квалиметрической методике как сумму балльных оценок по каждому признаку, скорректированных понижающими коэффициентами. В зависимости от итоговой оценки декоративности А_д горные породы делят на классы:

I (высокодекоративные) — А_д более 32 баллов;

II (декоративные) — А_д свыше 23 до 32 баллов включ;

III (малодекоративные) — А_д свыше 15 до 23 баллов включ;

IV (недекоративные) — А_д менее 15 баллов.

Блоки из горных пород I и II классов декоративности используют для производства всех видов облицовочных, архитектурно-строительных и прочих изделий. Блоки из горных пород III класса декоративности допускается выпускать в качестве местных материалов при отсутствии в данном районе других месторождений облицовочного камня по согласованию с территориальными архитектурно-строительными органами. Изготовление блоков из горных пород IV класса декоративности допускается только для производства местных стеновых и дорожных материалов по согласованию с заказчиком, а также различных товаров народного потребления.

Блоки из горных пород в зависимости от значения показателя технологичности, определяемого по удельному выходу облицовочных плит из блоков, подразделяют на I и II категорию.

Стеновые камни – применяют для кладки наружных и внутренних стен. Камни изготавливают в виде параллелепипедов объемом от 0,007 до 0,022 м³ из туфов и известняков. В зависимости от размеров камней различают 9 типов I II III (3/4 и ½). По назначению подразделяют на рядовые (Р) и лицевые (Л).

Пример условного обозначения камня длиной 390, шириной 190, высотой 188 мм, лицевого, прочностью на сжатие 35: