Тема 2: Природні кам’яні матеріали

Природними кам’яними матеріалами називаються будівельні матеріали , які отримуються з гірських порід шляхом механічної обробки (розколювання, розпилювання, полірування і ін.).

Довговічність природних кам’яних матеріалів забезпечила добре збереження, будівель, споруд, збудованих декілька тисячоліть тому.

Схематична класифікація гірських порід

Вивержені (магматичні) породи	Осадові породи	Метаморфічні (видозмінені) породи
Масивні: Глибинні Габро, діорити, граніти, сіеніти Вимиті: Базальти, порафіри, андезити, трахіти, діабази Уламкові: Рихлі: Вулканічні, тепел, пемза Цементні: Вулканічні туфи, туфова лава, траси	Механічні відклади: Рихлі Піски, гравій, глини, природній щебінь. Цементні: Піщаники, конгломерати Хімічні відклади: Деякі види вапняків Вапнякові туфі, магнезити, доломіти, ангідрити, гіпс Органогенні відклади Крейда, більшість вапняків, трепел	Змінені вивержені породи Гнейси (з гранітів) Змінені осадові породи Глинисті сланці (на глині), мармури (з вапняку), кварцити (з піщаників).

Схема будови земної кори:

Будова гірських порід

(вигляд під мікроскопом)

Природні кам’яні матеріали широко використовують в сучасному будівництві з врахуванням виду вихідної гірської породи. Їх використовують для зовнішнього і внутрішнього облицювання будинків і споруд, для підлог, східців, для парапетів, а також для різних декоративних виробів.

Польові методи випробувань

Природні кам’яні матеріали

Дослід1. Визначення середньої густини.

Для щільних кам’яних порід (водовбирання до 2%) середню густину зразків неправильної форми визначають шляхом зважування одного чи декількох зразків кам’яного матеріалу (маса, г.) і заміру їх об’єму за об’ємом витіскаємої кількості води (в мірному циліндрі об’ємом 0,2-0,5л. – V,см³). Тоді середня густина р_сер.:

р_сер.=m/V, (г/см³)

Якщо водовбирання матеріалу становить до 5%, тозваживши сухий зразок, занурюють його у воду до повного насичення, а потім застосовують метод, вказаний вище. Зразки кам’яних матеріалів, які мають високу відкриту поверхню, перед дослідом необхідно парафінувати. Зразки в цьому випадку зважують як до, так і після парафінування (чи покриття бітумом). Об’єм парафіну чи бітуму враховують виходячи з того, що густина парафіну -0,93г/см³, а бітуму -1г/см³.

У випадку, якщо кам’яний матеріал є пористим (туфи.вапняки), з нього випилюють зразки правильної форми (куб, балочку) і об’єм знаходять шляхом заміру розмірів.

Якщо зразки матеріалів крупні, а мірний циліндр великого об’єму відсутній, то можна користуватися будь-якою циліндричною ємкістю металевою, зробивши на відстані 5-6 см від верхнього краю отвір і вставивши в нього трубку з плівки ( чи сталі, латуні- для постійного користування)(мал. 1.1). Також для визначення об’єму можна застосувати гідростатичне зважування, засноване на законі Архімеда (мал. 1.2).

V=(m1-m2)/B , 1.2

m₁- маса зразка на повітрі, г;

m₂-маса зразка у воді, г;

V-об’єм зразка, см³;

_B-густина води (_в=1г/см³).

Малюнок 1.1

Малюнок 1.2

Дослід2.Визначення водовбирання

Стандартне водовбирання визначається після насичення матеріалу водою протягом 24 години. В польових умовах використовують спрощений прискорений метод, який полягає у визначенні швидкості всмоктування краплини води чи чорнил (мал. 1.3)- чорнилом допускається проводити жирну лінію.

Малюнок 1.3

Визначення водовбирання породи за допомогою краплини води:

а) водовбирання до 3% - краплина практично не всмоктується;

б) водовбирання 5-8% - краплина частково всмоктується;

в) водовбирання  10% - краплина швидко всмоктується.

Умовні позначення:

а-волога, майже не всмоктується (камні, призначені для використання як щебінь у високоміцних бетонах для шлакового покриття, цоколів будівель, кладки фундаментів);

б- крапля розтікається (камні, призначені для використання у бетонах середніх марок, для невідповідальних шляхових покриттів, фундаментів малоповерхових будівель);

в- крапля чи лінія швидко розпливається і всмоктується (підготовка під підлогу, відмостку).

Також необхідно звертати увагу на запах вологого зразка: при значному водовбиранні зразки мають запах глин і є слабкими. Якщо шаруватість і тріщинуватість породи неможливо визначити візуально, необхідно витримати зразки у розчині марганцево-кислого калію не менше 1 доби. В цьому випадку визначене водовбирання є показником вивітрюваності і морозостійкості.