4. Горные породы, применяемые в строительстве.

4.1. Магматические породы.

• Магма представляет собой высокотемпературный силикатный расплав, который в зависимости от режима охлаждения может образовать:

• Аморфные (стеклообразные) или слабозакристаллизованные, а при наличии газа в магме- пористые породы, если остывание шло быстро и на малой глубине.

• Плотные кристаллические породы, если остывание магмы происходило медленно и под большим давлением в глубине земной коры (глубинные магматические породы);

Минеральный состав пород зависит от химического состава магмы. Различают магмы кислые (содержание Si02 > 65 %), средние (содержание Si02 = 50…65 %) и основные (содержание Si02 < 50 %).

В горных породах, образовавшихся из кислой магмы, обязательно присутствует кварц. Если порода образовалась из основной магмы, в ней преобладают темноокрашенные железистомагнезиальные алюмосиликаты. Практически во всех изверженных кристаллических породах основная доля объема приходится на полевые шпаты.

Ниже рассмотрены главнейшие представители изверженных пород.

Глубинные породы характеризуются кристаллической структурой, отсутствием пор, высокой прочностью, твердостью и морозостойкостью. В полированном виде глубинные породы очень декоративны. К ним относятся: граниты, сиениты, габбро и диориты.

Глубинные породы

Гранит – зернисто-кристаллическая порода (рис. 4.1, а), сложенная из трёх минералов: кварца (20…40%), полевых шпатов (40…70%) и слюды (5…20%); иногда слюду заменяет роговая обманка.

Рис. 4.1.

Рис. 4.1.

Рис. 4.2.

Цвет гранитов определяется цветом полевого шпата и бывает чаще всего серым, розовым и темно-красным. Граниты хорошо полируются, приобретая декоративный вид.

Граниты широко применяют для облицовки зданий и инженерных сооружений (набережные, мосты и т. п.), устройства полов общественных зданий и монументальной скульптуры.

Сиениты – аналоги гранита, но без кварца; свойста и области применения такие же, как у гранита.

Габбро – крупнокристаллическая порода, образовавшаяся из основной магмы; состоит из полевых шпатов и темноокрашенных минералов. Как и гранит, габбро характеризуется высокой морозостойкостью и стойкостью против выветривания. Цвет — темно-серый, темно-зеленый до черного. Габбро хорошо полируется и имеет красивую текстуру. Одна из разновидностей габбро — лабрадорит — очень декоративна благодаря содержащемуся в ней ирризирующему полевому шпату.

Излившиеся плотные породы имеют слабозакристаллизованную или стеклообразную структуру. Для ряда излившихся пород характерна порфировая структура (рис. 4.1, б), когда в общей аморфной массе вкарплены кристаллы какого-либо минерала. Так, излившийся аналог гранита — кварцевый порфир — имеет вкрапления кристаллов кварца, аналог диорита — порфирит — имеет вкрапления полевых шпатов. Некоторые виды порфиров очень декоративны.

Диориты – темно-серая мелкокристаллическая порода, состоящая в основном из полевых шпатов (около 75%) и темноокрашенных минералов. Отличается повышенной ударной вязкостью.

Излившиеся плотные породы

Представителями излившихся плотных пород являются порфиры, трахиты, андезиты, диабазы, базальты.

Порфиры подразделяют на кварцевый порфир (аналог гранита), бескварцевый порфир (аналог сиенита) и порфирит (аналог дио­рита). Свойства порфиров близки к свойствам аналогичных им глубинных пород, однако вследствие скрытокристаллического, а иногда и стекловатого строения основной массы и наличия «вкрап­ленников» стойкость их против выветривания ниже. Применяют их в городском и дорожном строительстве в виде щебня, декоратив­ных плит и камней.

Трахиты— излившиеся, сходные с сиенитом породы, но более пористы и легко поддаются выветриванию. По прочности и моро­зостойкости они намного уступают сиениту. Обычно трахиты имеют светло-желтую или серую окраску. В строительстве применяют как стеновой материал и щебень для бетона.

Андезиты по свойствам сходны с диоритами, но отличаются от них порфировой структурой. Они желто-серого цвета и содержат больше темноокрашенных минералов, чем трахиты. Наиболее кис­лые и плотные андезиты применяют в качестве кислотостойкого материала (облицовочные плиты, щебень для кислотоупорного бетона).

Диабазы (аналоги габбро)— плотные кристаллические породы с зернами различной крупности, отличаются своеобразным «пере­плетенным» строением (между кристаллами полевого шпата содер­жится авгит). Они имеют высокую прочность на сжатие — до 450 МПа (4500 кгс/см²), обладают большой ударной вязкостью и малой истираемостью. Применяют диабазы для изготовления дорожных каменных материалов, а также в качестве сырья для каменного литья. Цвет диабазов вследствие обилия в них темно­окрашенных минералов темно-серый или зеленовато-черный.

Базальты (аналоги габбро) — самые распространенные излив­шиеся породы. В состав базальтов входят полевой шпат (плагио­клаз) и значительное количество темноокрашенных минералов (авгит, реже оливин). Базальты имеют темно-серый или почти чер­ный цвет. В зависимости от условий, при которых происходило остывание магмы, структура базальтов может быть стекловатая или скрытокристаллическая. Объемная масса их близка к плот­ности и в среднем составляет 2900—3000 кг/м³, предел прочности при сжатии очень высокий, иногда достигает 500 МПа (5000 кгс/см²), однако при наличии трещин и пор прочность значительно пони­жается, доходя до 100 МПа (1000 кгс/см²). Базальты очень твер­дые и хрупкие, что затрудняет их обработку. Применяют базальты главным образом для дорожного покрытия, для мощения откосов набережных, в качестве щебня для бетона и сырья для каменного литья.

Излившиеся пористые породы

Пемза – очень пористая легкая порода в виде кусков размером 5…100мм. Плотность пемзы в куске – 500…1000кг/м^3. Большая пористость (до 80%) обуславливается низкую теплопроводность. Прочность при сжатии пемзы легких бетонов. Кроме того, пемза в молотом виде используется как добавка к цементам и в качестве, абразивного порошка.

Вулканические пепел и песок – порошкообразные частицы, имеющие стеклообразное строение, благодаря чему смеси с известью или цементном, а иногда и самостоятельно они способны к отвердению.

Вулканические туфы – порода, образовавшаяся из вулканических пеплов, которые омонолитились в результате спекания массы, сохроанившей высокую температуру, или в результате природной цементации. Теплопроводность у туфа в 1,5…2 раза ниже, чем у кирпича. Цвет туфов разнообразный, но не яркий, а глухой; основные оттенки: красно-оранжевые и до коричневато-лиловых. Крупнейшие месторождения туфов, возникшие в результате деятельности ныне потухшего вулкана Арарат, имеются в Армении.

Туфы используют как облицовочный материал, а в местах крупных месторождений — как эффективный материал для кладки стен