Занятие № 7 Понятие о горных породах. Классификация горных пород

Цели и задачи занятия.

В ходе проведения занятия студенты должны получить представление о происхождении каменных материалов и их применении в строительстве.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

По происхождению горные породы разделяют на три группы: магматические (изверженные), осадочные и метаморфические (табл. 1). Магматические горные породы образовались в результате остывания огненно-жидкой массы — магмы, которая разрывала земную кору и раз­ливалась на ее поверхности или остывала в земной коре, не достигнув ее поверхности. В зависимости от условий остывания магмы изверженные горные породы делят на глубинные (интрузивные) и излившиеся (эффузивные).

Глубинные горные породы (граниты, сиениты, диориты и др.) образовались в результате медленного остывания магмы в толще земной коры под значительным давлением верхних слоев. В таких условиях горные породы приобрели равномерную кристаллическую структуру в результате того, что крупные зерна различных минералов прочно срослись между собой.

Излившиеся горные породы (базальты, андезиты, диабазы и др.) образовались при быстром остывании магмы на поверхности земли. В таких условиях не про­исходила полная кристаллизация остывающей магмы.

К изверженным горным породам относятся обломочные породы, которые образовались из мельчайших частиц раздробленной лавы, выброшенной на по­верхность земли при извержении вулканов.

Осадочные горные породы часто называют вторичными Они образовались в результате разрушения (вывет­ривания) изверженных (первичных) и других горных пород под воздействием внешних условий или в результате осаждения веществ из какой-либо среды. По характеру образования и составу осадочные горные породы делят на обломочные породы (механические отложения), глинистые, а также хемо- и органогенные породы.

Обломочные породы (механические отложения) — грубые продукты механического разрушения изверженных и других горных пород под действием резкой смены температур, воздействия воды и ветра (брекчии, конгломераты, пески и др.). Они представляют собой рыхлую смесь, состоящую из отдельных зерен разрушившейся первичной горной породы; в ряде случаев рыхлые смеси подвергались цементации различными природными веществами, образовав при этом сплошные горные породы.

Глинистые породы — дисперсные продукты глубокого химического преобразования силикатных и алюмосиликатных минералов материнских пород, перешедших в новые минеральные виды.

Хемогенные (химические осадки) — горные породы, образовавшиеся при осаждении из водных растворов минеральных веществ с последующим их уплотнением и цементацией (доломит, магнезит и др.).

Органогенные породы образовались в результате отложения остатков живых и растительных организмов, скелеты и панцири которых содержали минеральные вещества. Такие отложения, как правило, подверглись уп­лотнению и цементации (известняки, мел и др.).

Метаморфические или видоизмененные горные породы образовались в толще земной коры в результате значительного видоизменения осадочных или магматических горных пород под воздействием высокой температуры, высокого давления и других факторов

МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ ПРИРОДНОГО КАМНЯ

Технические требования к каменным материалам. Как и всякий строительный материал, природные каменные материалы должны удовлетворять ряду требований. Основными показателями качества природных каменных материалов являются предел прочности при сжатии (марка материала), средняя плотность, морозостойкость и коэффициент размягчения. Кроме того, в специальных случаях определяют истираемость, износостойкость, сопротивление удару и другие показатели.

В соответствии с требованиями СНиПа природные каменные материалы и изделия классифицируют по следующим признакам:

• по средней плотности: тяжелые (ρ_m > 1800 кг/м3) и легкие (ρ_m < =1800 кг/м3);

• по прочности на сжатие (кгс/см2) на марки: 4; 7; 10; 15; 25; 35; 50; 75; 100; 125; 150; 200; 300; 400; 500; 600; 800 и 1000 (соответственно в МПа от 0,4 до 100); причем легкие каменные материалы имеют марки до 200, а тяжелые — от 100 и выше;

• по морозостойкости (количество циклов замораживания и оттаивания) на марки: 10; 15; 25; 50; 100; 200; 300 и 500;

• по коэффициенту размягчения: 0,6; 0,75; 0,8; 0,9 и 1,0.

Свежедобытые пористые породы (известняки, доломиты, песчаники, туфы и т. п.) могут очень быстро разрушаться при замораживании вследствие того, что их поры заполнены «горной влагой» так, что коэффициент насыщения пор близок к 1. После просушки на воздухе эти породы становятся достаточно морозостойкими.

Коэффициент размягчения К_разм камня, применяемого для фундаментов, дорожных и гидротехнических конструкций, должен быть не ниже 0,8, а для наружных стен зданий — не ниже 0,6.

Виды материалов и изделий. В зависимости от степени обработки различают грубообработанные каменные материалы и штучные изделия и профилированные детали.

К грубообработанным материалам относят:

1. песок — минеральные зерна размером от 5 до 0,16 мм, получаемые при просеивании мелких рыхлых пород или дроблением и рассевом отходов камнеобработки;

2. гравий — окатанные (округлые) зерна размером от 5 до 150 мм, получаемые из рыхлых залежей рассевом;

3. щебень — куски камня неправильной формы размером от 5 до 150 мм, получаемые, главным образом, дроблением крупных кусков горных пород с последующим рассевом (встречается и природный щебень — «дресва»);

4. бутовый камень — крупные куски камня неправильной формы, получаемые взрывным методом (рваный бут), или плиты неправильной формы (постелистый бут или плитняк), получаемые выламыванием из слоистых пород.

К изделиям из природного камня относят колотые и пиленые изделия для облицовки и кладки стен, устройства полов, дорожных покрытий, гидротехнических сооружений и др.

Стеновые камни получают выпиливанием из мягких горных пород («пильных» пористых известняков, опок и вулканических туфов), имеющих следующие физико-механические показатели:

Средняя плотность, кг/м3, не более ………………………………..2100

Водопоглощение по массе, %, не более:

для известковых туфов и опок ……………………………….……..50

для известняков и вулканических туфов . . ……………………….30

Морозостойкость, циклы, не менее ………………………………15

Коэффициент размягчения, не менее ……………………………...0,6

Размер основных типов камней 390 х 190 х 188 мм; 390 х 190 х 288 мм и 490 х 240 х 188 мм. Каждый такой камень заменяет 8... 16 кирпичей. Это очень эффективные в экономическом и экологическом аспекте местные стеновые материалы. Например, в Армении очень много построек как старинных, так и современных, выполнено из вулканического туфа; в Крыму для этих целей широко используют известняк-ракушечник.

Наружную облицовку зданий выполняют из плит и фасонных деталей из плотных и атмосферостойких пород, в основном из глубинных изверженных (граниты, сиениты, габбро и др.) или плотных известняков. Именно использование известняка для облицовки московских зданий дало Москве эпитет «белокаменная»; в Армении основной облицовочный материал — вулканический туф.

Внутреннюю облицовку зданий производят плитами из пород средней твердости: мраморов, пористых известняков (травертина, ракушечника) и др. Пористые породы, кроме декоративного эффекта, обеспечивают хорошую акустику помещений и поэтому рекомендуются для, театров и кинотеатров.

Устройство покрытий пола производят полированными (реже шлифованными) плитами из твердых пород (гранит, сиенит и др.).

Выводы

После изучения материала становится понятно применение природных каменных материалов в строительстве

Вопросы для повторения

1. Назовите как называется свойство, обозначающее степень заполнения материала порами ?

2. Перечислите три вида огнеупорности.

3. От чего зависит морозостойкость материала?

4. Перечислите три вида плотностей материала.

5. Влажность и водопоглощение – это одно и то же свойство? Поясните ответ

6. В каких материалах воплощаются теплопроводные свойства материалов?

Наглядная информация

Таблица 12.

Виды горных пород

Горные породы
магматические	Осадочные	метаморфические
А. Массивные Глубинные (гранит, диорит, габбро, ладорит) Излившиеся (порфиры, диабаз, базальт) Б. Обломочные (вулканические) Рыхлые (вулканический пепел, пемза) Цементированные (вулканический туф)	А. Механические отложения (обломочные породы) 1. Рыхлые (пески, гравий) 2.Цементированные (песчаник, конгломерат, брекчия) Б. Глинистые (глины) В.1.Хемогенные - химические осадки (доломит, магнезит, гипс) 2.Органогенные отложения (известняк, известняк-ракушечник, мел, диатомит, трепел)	А. Измененные Магматические (гнейсы) Б. Измененные осадочные (мрамор, кварцит, глинистые сланцы) сланцы)

Вопросы для самопроверки

1. Расскажите об использовании природных каменных материалов в строительстве.

2. Как классифицируют горные породы?

3. Чем различаются между собой горная порода и минерал?

4. Что вы знаете о магматических породах?

5. Как образовались осадочные породы? Расскажите об осадочных породах механического происхождения.

6. Какая органогенная осадочная порода является одной из главных пород, применяемых в строительстве? Расскажите об ее составе и свойствах.

7. Чем отличается мрамор от известняка?

8. Как получают строительные изделия (например, стеновые камни) и мягких пород (туфа, ракушечника и т. п.)?

9. Расскажите о преимуществах алмазной распиловки камня.

10. Какие пути используются для получения изделий из отходов камнеобработки?

11. В чем заключается коррозия изделий из природного камня и как; повышают стойкость горных пород?

12. Какие материалы можно получить из отходов древесины?

Библиографический список

3. Попов Л.Н. Строительные материалы и изделия. -М.: Стройиздат, 2003

4. Попов Л.Н. Строительные материалы и изделия.-М.:2007

Практические занятия

Занятие №7