§ 12. Горные породы, применяемые в строительстве

Условия образования горных пород в значительной мере предопределяют характер их строения. В то же время от строения зависят основные свойства, а следовательно, и область применения горных пород в строительстве.

Глубинные магматические горные породы характеризуются высокой плотностью, морозостойкостью и малым водопоглощением. Основные виды глубинных горных пород— гранит, диорит, габбро, лабрадорит.

Гранит — состоит из кварца, полевого шпата (ортоклаза) и слюды. Цвет гранита зависит от основной составной части — ортоклаза, а также от цвета других минералов. Он бывает светло-серый, серый, розоватый и темно-красный. Структура гранита зернисто-кристаллическая. Плотность в среднем 2700 кг/м3, пористость всего 0,5—1,5%, предел прочности при сжатии 100— 250 МПа. Гранит характеризуется высокой морозостойкостью и малым водопоглощением, большим сопротивлением выветриванию, хорошо обтесывается, шлифуется и полируется, однако отличается хрупкостью и невысокой огнестойкостью.

Гранит применяют для облицовки зданий и сооружений, из него изготовляют бортовые камни, ступени и другие изделия, а также щебень для высокопрочного бетона. Месторождения гранита имеются в Карелии, на Украине, Урале, в Закавказье и других районах нашей страны.

Диорит состоит в основном из полевого шпата (плагиоклаза) и роговой обманки. Цвет диорита от темно-зеленого до черно-зеленого, плотность 2700—2900 кг/м3, предел прочности при сжатии 150—300 МПа. Диорит характеризуется высокой вязкостью, хорошей сопротивляемостью удару и истиранию, а также стойкостью против выветривания. Он хорошо поддается полировке. Применяют диорит для дорожных покрытий и облицовок. Диорит встречается в Крыму, на Украине, Урале и в других ; районах.

Габбро — самая прочная и стойкая магматическая горная порода, состоит из полевого шпата (плагиоклаза) и темноокрашенных минералов (авгита и оливина). Цвет габбро темно-серый, черный или темно-зеленый с оттенками, плотность 2800—3100 кг/м3, предел прочности при сжатии 200—350 МПа. Габбро имеет высокие вязкость и стойкость против выветривания. Изделия из габбро применяют в дорожном строительстве.

Лабрадорит — разновидность габбро, состоит преимущественно из полевого шпата и минерала лабрадора. Особенно ценны те лабрадориты, которые при полировке дают декоративные поверхности с переливами синего, зеленого, золотистого и других цветов. Лабрадорит применяют в качестве декоративного облицовочного камня (Мавзолей В. И. Ленина, колонны здания Библиотеки имени В. И. Ленина и др.)- Основные месторождения габбровых пород находятся на Украине.

Главнейшими излившимися магматическими горными породами, широко применяемыми в строительстве, являются порфиры, диабаз, базальт. Плотность, прочность и другие свойства этих пород колеблются в широких пределах.

Порфиры представляют собой излившиеся горные породы, характеризующиеся порфировой структурой (см. рис. 13, в), т. е. наличием «вкрапленников» в основной мелкозернистой массе. Цвет порфиров от красно-бурого до серого с разнообразными оттенками, плотность 2400—• 2500 кг/м3, предел прочности при сжатии 120—180 МПа. Порфиры применяют в дорожном строительстве и для изготовления облицовочных плит. Месторождения порфиров имеются в Крыму, на Кавказе, Урале и в других местах.

Диабаз — излившийся аналог габбро — характеризуется мелкокристаллическим строением. Цвет его темносерый, часто с зеленоватым оттенком, плотность 2800— 3000 кг/м3, предел прочности при сжатии 200—300 МПа. Диабаз отличается высокими твердостью, вязкостью и долговечностью. Он является хорошим материалом для устройства дорожных покрытий, получения щебня. Диа-: базы встречаются на Урале, Украине и Кавказе.

Базальт по химическому составу так же, как и диабаз— аналог габбро, он имеет темно-серый цвет, скрытокристаллическую структуру, высокие плотность и долговечность. Плотность базальта доходит до 3300 кг/м3,

предел прочности при сжатии иногда достигает 400 МПа и более. Базальт с трудом поддается обработке, но хо­рошо полируется. Из него изготовляют разнообразные дорожные материалы. Добывают базальт на Украине, Кавказе, Дальнем Востоке и других районах страны.

В качестве примера обломочных магматических рых­лых пород можно назвать вулканический пепел и пемзу, а цементированных пород — вулканический туф.

Вулканический пепел представляет собой порошкооб­разные частицы вулканической лавы, состоящие в основ­ном из аморфного кремнезема. Частицы крупностью до 5 мм называют вулканическим песком. Вулканические пепел и песок применяют в качестве активной добавки к цементам.

Пемза — пористая порода светло-серого цвета, по внешнему виду похожая на застывшую пену. Плотность ее 400—600 кг/м³, предел прочности при сжатии—2— 4 МПа. Пемза залегает в виде частиц размером от 5 до 30 мм. Применяют ее как заполнитель для легких бето­нов.

Вулканический пепел, пемза и другие пористые вул­канические породы встречаются в Закавказье (Армения), на Северном Кавказе, Камчатке и в других районах.

Вулканический туер — пористая горная порода, состо­ящая из вулканического пепла, уплотненного и сцемен­тированного. Туфы имеют разнообразную окраску: розо­вую, оранжевую, красную, коричневую и др. Они харак­теризуются значительной пористостью, малыми плот­ностью и теплопроводностью, достаточными прочностью и долговечностью, хорошо обрабатываются. Эти качест­ва туфов позволяют успешно применять их для облицов­ки стен зданий; отходы добычи и обработки туфов после дробления и фракционирования используют в качестве заполнителей легких бетонов. Залежи вулканических ту­фов имется в Армении, Грузии и на Дальнем Вос­токе.

Обломочные осадочные горные породы как рыхлые (песок и гравий), так и сцементированные (песчаники, конгломераты, брекчии) находят широкое применение в строительстве.

Песок представляет собой рыхлую смесь зерен раз­личных пород крупностью 0,14—5 мм. По составу песок может быть кварцевым, полевошпатовым, известняковым, пемзовым и др., а по происхождению — горным овражным

речным, морским, дюнным и др. Используют песок в качестве заполнителя в растворах и бетонах.

Гравий — смесь окатанных обломков горных пород размером от 5 до 150 мм служит заполнителем для бе­тона.

К глинистым осадочным горным породам относят тонкообломочные отложения, состоящие из мельчайших частиц каолинита, кварца, слюды, полевого шпата и др. Применяют их как сырье для керамической и цементной промышленности.

Песчаники — плотная горная порода, состоящая из зерен кварца, сцементированных различными природны­ми растворами. В зависимости от вида связующего раз­личают песчаники глинистые, известняковые и кремни­стые. Физико-механические свойства песчаников зависят от вида цементирующего вещества, крупности и формы сцементированных зерен. Цвет песчаников желтый, се­рый и даже бурый. Наибольшими плотностью и прочно­стью обладают кремнистые песчаники, их плотность 2500—2600 кг/м³, предел прочности при сжатии 150— 250 МПа, они отличаются также высокими твердостью и стойкостью к истиранию.

Из песчаников выполняют бутовые камни, плиты для устройства полов промышленных зданий и тротуаров, щебень для бетонов и другие изделия. Песчаник наряду с песком, гравием и глиной имеется во многих районах нашей страны.

Конгломерат и брекчия — обломочные горные поро­ды, состоящие из сцементированных зерен гравия (кон­гломераты) или природного щебня (брекчия). Прочность их зависит от прочности входящих в них пород и цемен­тирующих веществ. Эти породы применяют в виде буто­вого камня и щебня. Месторождения конгломератов и брекчии имеются в Крыму, на Северном Кавказе и в Средней Азии.

К осадочным хемогенным породам относят доломит, магнезит, гипс, ангидрит.

Доломит — плотная горная порода, состоящая из ми­нералов того же названия. По внешнему виду и физико­механическим свойствам доломит очень похож на плот­ный известняк. Из него изготовляют облицовочные пли­ты, щебень для бетона, огнеупоров и минеральных вяжу­щих веществ. Месторождения доломита имеются на Ук­раине и в других районах страны»

Магнезит состоит в основном из минерала магнезита. Применяют его для производства вяжущих веществ и огнеупорных материалов.

Гипсовый камень является плотной горной породой, состоящей в основном из минерала того же названия. Гипсовый камень является сырьем для производства строительного гипса и гипсовых вяжущих. Месторождения гипса имеются в Тульской и Горьковской областях, на Северном Кавказе, Урале, на Украине и в Восточной Сибири.

Из органогенных осадочных пород в строительстве используют плотный известняк, известняк-ракушечник, мел, трепел, диатомит.

Известняк является широко распространенной горной породой, состоящей в основном из минерала кальцита. Цвет известняка и многие его свойства зависят от наличия в нем примесей (глины, кремнезема, оксидов железа и др.). Так, чистый известняк имеет белый цвет, а глинистые примеси придают ему желтоватый оттенок. Порода, состоящая из примеси известняка и глины, называется мергелем. Известняки бывают плотными и пористыми.

Плотные известняки состоят из мелких сцементированных зерен кальцита. Плотность их колеблется от 1800 до 2600 кг/м3, предел прочности при сжатии до 180 МПа. Плотные известняки морозостойки, из них изготовляют плиты и камни для наружной облицовки стен, щебень для бетона, их используют также в качестве сырья для получения извести и портландцемента.

Месторождения известняков широко распространены на территории нашей страны, самые крупные из них известны в Московской и Ленинградской областях, на Украине и Урале, в Молдавии и Средней Азии.

Известняк-ракушечник — пористая горная порода, состоящая из раковин и их обломков, сцементированных известняковым вяжущим. Ракушечники характеризуются большой пористостью, низкой прочностью и малой теплопроводностью; они хорошо поддаются распиловке. Известняк-ракушечник плотностью 800—1500 кг/м3 и прочностью при сжатии 1—3 МПа с успехом употребляют в виде камней и блоков правильной формы для кладки стен жилых зданий, а отходы ракушечника — в виде щебня для легких бетонов. Месторождения его имеются в Крыму, Молдавии, на Украине и в других местах.

Мел является слабосцементированной горной породой, состоящей из микроскопических раковии. Мел белого цвета, его используют в качестве белого пигмента для приготовления красок, замазок, а также при производст­ве извести и портландцемента.

Диатомит и трепел представляют собой легкие рых­лые горные породы, состоящие в основном из аморфного кремнезема в виде панцирей диатомовых водорослей или скелетов окаменелых организмов. Цвет этих горных по­род белый, желтый и черный, плотность 400—1200 кг/м³. Диатомиты и трепелы служат для изготовления тепло­изоляционных материалов, в качестве активных мине­ральных добавок к цементам. Месторождения этих по­род имеются во многих районах нашей страны.

Из метаморфических горных пород в строительстве наиболее часто применяют гнейсы, глинистые сланцы, мраморы и кварциты.

Гнейсы по минералогическому составу сходны с гра­нитами, из которых они образовались, но отличаются от них сланцеватым строением. Окраска гнейсов светлая или пестрая. Физико-механические свойства их близки к свойствам гранитов. В строительстве гнейсы используют для тех же целей, что и граниты. Гнейсы встречаются в Карелии, на Урале, Украине и в Восточной Сибири.

Глинистые сланцы получились из глин в результате сильного уплотнения и действия высоких температур. Цвет их серый или сине-черный. Глинистые сланцы , не размокают в воде, легко раскалываются на пластинки толщиной 4—10 мм. Такие пластинки из плотных глини­стых сланцев являются долговечным кровельным мате­риалом (природный шифер). Месторождения кровель­ных сланцев известны на Украине, Северном Кавказе, в Сибири и на Урале.

Мрамор представляет собой зернисто-кристалличес­кую горную породу, образовавшуюся в результате пере­кристаллизации известняков и доломитов под воздействием высоких температур и давлений. Чистый мрамор имеет белый цвет, но в зависимости от примесей цвет его может быть розовым, красным, серым и даже черным. При неравномерном распределении примесей мраморы имеют пеструю окраску с различными узорами, придаю­щими камню декоративность.

Мрамор характеризуется высокой плотностью и проч­ностью; плотность его достигает 2800 кг/м³, водопоглощение не превышает 0,7 %, а предел прочности при сжа­тии колеблется от 100 до 300 МПа. Мрамор в связи с его невысокой твердостью (3—4) сравнительно легко распиливать на тонкие плиты, шлифовать и полировать. Применяют его для внутренней облицовки стен, изготов­ления лестничных ступеней, подоконных досок и других изделий, которые, как правило, используют в обществен­ных зданиях и сооружениях. Из отходов обработки мра­мора — мраморной крошки изготовляют мозаичные бе­тонные изделия. Для наружной облицовки зданий мра­мор не рекомендуется, так как под действием содержа­щихся в воздухе газов и влаги он быстро теряет свои де­коративные качества.

Богатейшие залежи мрамора имеются на Урале, в Крыму, на Украине, Кольском полуострове, Кавказе и в других районах.

Кварцит является метаморфической разновидностью кремнистых песчаников. Цвет его белый, красный и тем­но-вишневый. Кварцит характеризуется большой плот­ностью, хрупкостью и твердостью, а также высокой стой­костью к выветриванию. Плотность его 2500—2700 кг/м³, предел прочности при сжатии достигает 400 МПа. При­меняют кварцит в виде тесаного камня и плит для на­ружной облицовки зданий и сооружений, а также в виде щебня для бетона. Большие залежи кварцита имеются в Карелии.