вить 4,3...4,7 г/см³), але твердість його невисока і становить З...ЗД Відріз- няється здатністю не пропускати рентгенівські промені. Зустрічається у бариті.

Властивості найпоширеніших породотвірних мінералів наведено в до- датку 4.

Мінералогічний склад метаморфічних порід визначається складом ви- хідної породи (магматичної або осадової) та умовами її перетворення (ме- таморфізації).

3. Характеристика основних гірських порід, які застосовуються у будівництві

Вивержені породи. Глибинним гірським породам притаманні високі по- казники міцності, середньої густини, незначна пористість, з якою пов’я- зані низьке водопоглинання, висока теплопровідність і морозостійкість, низька стираність. Представниками цих порід є граніт, сієніт, діорит, габ-

ро. лабрадорит.

Граніти (італ. graniio — зернистий) — найбільш розповсюджені гли- бинні породи зернисто-кристалічної структури щільної текстури. Гра- ніти складаються з польових шпатів (40...60%), кварцу (20...40%), а та- кож незначної кількості слюди і темнозабарвлених мінералів (5... 10%). З підвищенням вмісту кварцу збільшується твердість і крихкість грані- ту; темнозабарвлені мінерали збільшують в’язкість, але полегшують вивітрювання породи; наявність слюди покращує декоративні власти- вості каменю, але зменшує його морозостійкість та погіршує здатність до обробки.

За розміром зерен розрізняють граніти: дрібно- (до 2 мм), середньо- (2...5 мм) та крупнозернисті (більше 5 мм). Дрібнозернисті різновиди ха- рактеризуються підвищеними щільністю і міцністю, менше вивітрюються і є більш довговічними. Існують кристалічні різновиди граніту, які мають порфіроподібну крупнозернисту структуру (гранітовий порфір) і характе- ризуються низькою атмосферостійкістю. Прикладом є рапаківі («гнилий камінь») — червоний крупнозернистий порфіроподібний граніт із круп- ними включеннями ортоклазу, з якого виконані колони Ісаакіївського собору у Санкт-Петербурзі, що зазнати значного руйнування внаслідок дії навколишнього середовища.

Різноманітною є кольорова гама гранітів, яка обумовлена в основному кольором польових шпатів і змінюється від світло-сірого до чорного, від рожевого до темно-червоного.

71

Міцність при стиску гранітів змінюється від 90 до 280 МПа, при розтя- гу — від 2 до 7,5 МПа, середня густина складає 2600..2900 кг/м', порис- тість до 1,5%, водо поглинання до 0,5%. Граніти характеризуються висо- кими морозостійкістю та опором стиранню, відносно легко піддаються механічній обробці (шліфуванню, поліруванню). Стираність гранітів низька і складає 0,12 мм на рік при умові, що за цей час по поверхні пройде 1 млн. людей. Граніти є недостатньо вогнестійкими: при нагріванні до температури вище 600°С їхня міцність зменшується внаслідок поліморф- них перетворень кварцу. Деякі граніти мають підвищений радіоактивний фон, але їх кількість не перевищує 2...3% від загальної кількості всіх гра- нітів, що добуваються. Слід зазначити, що більшість родовищ України відноситься до І класу радіоактивності і може використовуватись для всіх видів будівництва без обмежень.

Граніти добре шліфуються і поліруються, оброблюються полум’ям, а також завдяки анізотропним властивостям (здатності розколюватись в обох напрямках) є придатними для отримання фактури «скеля».

Завдяки високим експлуатаційним і декоративним властивостям гра- ніти знаходять широке використання для зовнішнього облицювання бу- дівель і споруд, у дорожньому і гідротехнічному будівництві, а також як заповнювач (щебінь для бетонів). Граніти використовують для масивних споруд, до яких висуваються підвищені вимоги щодо довговічності: фун- даментів, нижніх поверхів великих багатоповерхових споруд, громадських будівель, монументів, мостів, гаваней, крім того для брукування вулиць. В інтер’єрі граніти використовують для облицювання стін, влаштування підлог, сходів, для отримання колон, порталів камінів.

Андезити — вулканічна ефузивна гірська порода дрібнозернистої струк- тури, що містить кремнезем (кварц) в кількості 52...65%, плагіоклаз, вкрап- лення польових шпатів, рогової обманки, біотиту. Текстура переважно щільна, інколи пориста. Колір темно-сірий, темно-коричневий, майже чорний, інколи рожевий, червонуватий, а також із рисунком у вигляді па- пороті. За структурою і морфологією андезит подібний до діоритів та ба- зальтів. Застосовується для оздоблення екстер’єрів та інтер’єрів у вигляді плит та плиток, рідше для брукування, є кислототривким матеріалом та використовується як сировина дія виготовлення мінеральної вати.

Сієніти — глибинні зернисто-кристалічні породи, які відрізняються від гранітів відсутністю вільного кварцу і тому краще підлягають обробці. Колір темно-сірий, сіро-блакитний, темно-рожевий. Структура середньо- зерниста кристалічна, текстура щільна, середня густина 2700 кг/м’, міц- ність до 220 МПа.

72

Діорити — глибинні зернисто-кристалічні породи, які складаються з плагіоклазу (до 75%) і рогової обманки. Колір — від сірого до темно- зеленого і чорного, середня густина — 2700...2900 кг/м³, міцність 150...300 МПа. Структура дрібно-, середньо- та крупнозерниста, текстура щільна.

Діорити відрізняться значним опором удару та стиранню, а також стійкіс- тю до вивітрювання. Ці властивості дозволяють використовувати діорити як матеріали, що протидіють різним вібраційним впливам (підводні ка- мені. фундаменти мостових споруд), а також застосовувати переважно для зовнішнього облицювання будівель, причому виробам надають фак-

туру скелі. Найбільш декоративними є темно-сірі діорити з інтенсивним зеленуватим відтінком.

Габро — глибинні зернисто-кристалічні породи, які складаються з плагіоклазу (до 70%), рогової обманки і біотиту. Колір — від темно-сіро- зеленого до чорного, середня густина — 2800...3100 кг/м³, міцність 200( .300 МПа. Структура дрібно-, середньо- та крупнозерниста, текстура

щільна. Габро відрізняється стійкістю до вивітрювання. Довговічність ви-

робів із габро перевищує 1000 років. Використовують як облицювальний матеріал та у дорожньому будівництві.

Лабрадорити — глибинні зернисто-кристалічні породи, які генетично Зв`язані з габро, їх головною складовою є плагіоклаз — лабрадор. Найбільш розповсюджені темні лабрадорити, середня густина становить 2900 кг/м³, міцність — 100...180 МПа. Структура крупнозерниста, текстура щільна. Особливу декоративність каменю надає ефект іризації — відбиття світо- вих променів від внутрішніх площин спайності мінералів, завдяки чому камінь сірого або чорного забарвлення переливається синім або зеленим

тоном. Використовують для зовнішнього або внутрішнього облицювання, покриття підлог, у монументальній архітектурі, головним чином у поліро- ваній фактурі, рідше — в фактурах сколювання («скеля», точкова).

Вилиті породи є аналогами глибинних за складом, але відрізняються від них структурними і текстурними особливостями. Базальти — вилиті аналоги габро темно-сірого або чорного кольору із синім відтінком. За структурою базальти, залежно від умов застигання, можуть бути склува- тими або мікрокристалічними (долерити). Фазовий склад включає вулка- нічне скло та основні породотвірні мінерали: плагіоклаз і олівін. Текстура базальтів в основному щільна, дрібнозерниста. Здебільшого базадьти є високоміцними породами, твердими та крихкими, то важко піддаються обробці. Міцність їх варіюється від 100 до 500 МПа та зі збільшенням кіль- кості скла може значно падати, середня густина — 3000...3300 кг/м³. Базальти характеризуються кислотостійкістю і високими електроізоля-

73

цінними властивостями, а також є цінною сировиною для кам’яного лит- ва та отримання волокнистих теплоізоляційних матеріалів. Використову- ються в дорожньому будівництві для брукування, як бутовий камінь та як сировина для виробництва щебеню.

Вивержені уламкові породи. Основними представниками таких порід, які знайшли використання в будівництві, є вулканічні туфи. Туфи поді- ляють на вапнякові (в тому числі травертин), кремнеземисті (відклади га- рячих джерел) та вулканічні — зцементовані пухкі продукти вулканічних вивержень. Вулканічні туфи — породи з пористою структурою, утворені внаслідок ущільнення і природного цементування вулканічних попелу та пісків, часто містять у своєму складі склоподібну речовину. Вони мають гарні декоративні властивості, низьку середню густину, відносно високу міцність. Найщільніші різновиди вивержених уламкових порід називають трасами, пухкі різновиди — пуцоланами. Більшість туфів має міцність 5...20 МПа (більш щільні — до 50 МПа), відносно низьку середню густину від 700 до 2000 кг/м³, підвищену пористість (50...70%), досить низьку теп- лопровідність — 0,4...0,5 Вт/(мК). Вулканічні туфи відрізняються стійкіс- тю до вивітрювання, морозостійкістю, легко піддаються обробці, але не поліруються. Туфи застосовують у вигляді бутового каменю, пиляного каміння та великих блоків для укладання стін житлових будинків, для влаштування перегородок і вогнестійких перекриттів. Різноманітність за- барвлення (сірі, жовті, рожеві, фіолетові, чорні), легкість обробки поверх- ні (можливість надання декоративного рельєфу або шліфованої фактури) та відносно висока міцність зумовлюють застосування цих порід як деко- ративного матеріалу для зовнішнього (якщо невелика пористість) і внут- рішнього облицювання будівель. Щебінь і пісок із туфів використовують як заповнювачі для легких бетонів, а пилувату фракцію — як активну мінеральну добавку до в’яжучих речовин.

До порід осадового походження належать цеоліти (каркасні алюмоси- лікати лужних та лужноземельних металів). їм притаманна пориста струк- тура, що містить активні іонообмінні катіони, які визначають унікальні адсорбційні, катіонообмінні властивості цеолітів при одночасній кисло- то- та термостійкості. Використовують цеоліти у медицині та сільському господарстві, а також у будівництві при оформленні інтер’єрів. Завдяки неповторній кольоровій гамі і властивостям «очищувача простору» цеолі- ти не тільки прикрашають житло, але й покращують його екологію.

Осадові породи. Найпоширенішими серед осадових порід є пісковики, вапняки та доломіти. Такі породи відрізняються різноманіттям структур із широким варіюванням розмірів зерен. Для більшості з них характерна

74

шарувата будова і значна пористість, що впливає на міцність, середню гу- стину, теплопровідність, морозостійкість та здатність до механічної обро- бки. Зцементовані уламкові породи утворились шляхом зв’язування пух- ких порід різноманітними хімічними речовинами. Найміцнішою цемен- туючою речовиною є кремнеземиста (аморфний кварц, опал, халцедон),

менш міцною — залізиста (лимоніт), карбонатна (кальцит) і досить низь- ку цементуючу здатність має глина.

Серед зцементованих порід у будівництві найбільше значення мають пісковики — зцементовані кварцові піски переважно шаруватої будови. Зллежно від виду цементуючої речовини, розрізняють пісковики глинис-

ті, кварцові, мергелисті, вапнякові та бітумні. Забарвлення пісковикам надають цементуючі речовини: кремнеземисті і вапнякові мають білі та світлі тони, залізисті — жовтуваті, зеленуваті і червонуваті. Наприклад, скульптура Великого Сфінкса висічена із смугастого пісковика (рис. 1.2), у Німеччині Фрайнбурзький Мюнстер побудовано із рожевого пісковика (рис. 1.10), а відомий скельний мавзолей Ель-Хазне («скарбниця фарао- на») в м. Петра (Йорданія) вирізьблений із скелі, що складається з черво- них пісковиків (фото 1).

Для будівництва найчастіше використовують кремнеземисті та вапня- кові пісковики. Найбільш стійкими та міцними є кременисті пісковики (міцність при стиску досягає 250 МПа), а найменш водостійкими — вап- някові пісковики. Порода належить до групи середньої твердості, а за мо- розостійкістю пісковики витримують без руйнувань більше 75 циклів. Се- редня густина — 1900...2800 кг/м³, міцність при стиску коливається в межах від 10 до 250 МПа залежно від виду цементуючої речовини, харак- теру зчеплення її із зернами піску та щільності породи. Вогнетривкість лі- сковиків може бути різною залежно від складу, найвиша (1700°С) харак- терна для чистих кварцових пісковиків із кременистим цементом. Внаслідок високої середньої густини і високої теплопровідності піскови- ки використовують для зведення підпірних стінок, набережних, для вла- штування сходів і тротуарів.

Вапняки — переважно моиомінеральні породи, що складаються з каль- щиту, мають пористість до 20%, щільну кристалічну структуру (з дрібними, середніми та крупними кристалами); забарвлення від білого до сірого, включаючи пастельні тони, інколи можуть бути різновиди бурого та чор- ного кольору. Чисті вапняки містять до 6% глинистих домішок, якщо їх вміст становить 6...25%, то породи називають мергелистими вапняками, а породи, шо містять 25...50% глинистої складової, — мергелями. Середня густина щільних вапняків змінюється від 1600 до 2600 кг/м³, знижуючись

75

для найбільш пористих різновидів до 1000 кг/м’, міцність при стиску у межах 10... 150 МПа. Вапняки є паропроникними, звукоізоляційними, запобігають небажаному нагріванню будівлі, створюють комфортний стан у приміщенні, мають низький радіоактивний фон, є антисептика- ми та антиалергенами і в цьому подібні до деревини. Недоліком вапня- ків є підвищена гігроскопічність, а при насиченні водою вони втрача- ють міцність.

Історія зберегла багато пам’яток з цього матеріалу. Із тонкозернистого вапняку побудована піраміда Хеопса (рис. 1.2). Під час будівництва готич- них споруд, у тому числі соборів, вапняк широко використовували на території Франції (собор Паризької богоматері (рис. 1.7)) та Німеччини (Кельнський собор (рис. 1.9)).

Сьогодні вапняк застосовують як бутовий камінь, щебінь для бетону, камінь для укладання стін неопалюваних будівель; з нього роблять обли- цюванні плити, профільні вироби, балясини, перила, сходи, а також ви- користовують як сировину для виготовлення вапна та цементу.

Для оздоблення будівель та виконання скульптурних робіт використо- вують мармуроподібпі вапняки, які є перехідними різновидами від вапня- ків до мармурів. Ці породи осадово-метаморфічного походження харак- теризується пористістю від 0,7 до 7%, водопоглинанням 0,4...0,5%, міц- ністю при стиску у повітряно-сухому стані 90... 130 МПа. Колір заіежить від наявності мінеральних домішок. Мармуроподібні вапняки добре роз- пилюються та поліруються.

Ваппяк-черепашпик — пориста порода, що складається з черепашок і панцирів молюсків, зцементованих вапняною речовиною, містить домі- шки глини та кремнезему. Середня густина породи становить 800... 1800 кг/м³, міцність при стиску — 0,4...15 МПа, пористість 22...60%, коефіцієнт теп- лопровідності 0,2...0,99 Вт/(м К), легко піддається розпилюванню. Камінь використовують для виготовлення об’єктів малої архітектури, колон, ба- лясин і декоративних елементів.

Вапняки-черепашники характеризуються покращеними тепло- та зву- коізоляційними властивостями, майже нульовим радіаційним фоном, вміст домішок йоду та солей в їх структурі позитивно впливає на організм людини і тому їх використовують для внутрішнього облицювання ліку- вальних закладів. Теплопровідність стіни із вагіняка-черепашника в три рази нижче за теплопровідність бетонної стіни. Пастельні кольори та складний хаотичний візерунок обумовлюють декоративні властивості цього матеріалу.

76

Спеціальні покриття захищають вапняк-черепашник, який викорис- товують для внутрішнього облицювання, від впливу води, бруду, солей, Зовнішнє облицювання з такого каменю захищають олійними гідрофоб- ними речовинами.

Травертини — вапнякові туфи, полікристалічні гірські породи, утворе- ні карбонатними мінералами (арагоніт, інколи кальцит). Травертини бу- вають білого, жовтого, коричневого, червоного кольорів. Порода легко обробляється, є стійкою до дії атмосферних чинників та пожежі. Цей ка- мінь був досить поширеним в античному Римі, його щільні різновиди ви- користовували для мостів, міських воріт, акведуків, амфітеатрів (напри- клад Колізей (рис. 1.14)), палаців, театрів, лазень. Фізичні та фізико-меха- нічні властивості травертинів неоднорідні і залежать від структури та тек- стури: середня густина становить 800...2800 кг/м³, міцність при стиску — 0,4...30 МПа. їх застосовують як облицювальні матеріали, для вигоюв- лення колон, балясин та елементів будь-якої конфігурації, для панно й мозаїки, а також для брукування (щільні різновиди).

Магнезити складаються в основному із мінералу магнезиту, для них характерна зернисто-кристалічна будова. За властивостями наближаються до щільних вапняків, але є більш стійкими до вивітрювання. Доломіти — щільні приховано-кристалічні карбонатні породи, що складаються з мі- нералу доломіту СаСО,МgСО„ жовтувато-білого кольору, інколи з бурим або зеленим відтінком. Середня густина становить 2500...2700 кг/м³, міц- ність — 100... 150 МПа. Використовують магнезити та доломіти як стіно- вий камінь, у вигляді щебеню, буту, інколи для облицювальних робіт, а в основному для виробництва в’яжучих матеріалів.

Гіпси (гіпсовий камінь) — м’які породи, складені з кристалів C.aSO₄- 2Н₂0, мають високу розчинність, колір білий, сірий, жовтуватий, середню густину 2000...2300 кг/м³, міцність — до 30 МПа. Декоративними зважають різновиди гіпсів: селеніт (має волокнисту будову) та алебастр (має щільну дрібнозернисту породу сніжно-білого кольору). Використо- вують для внутрішнього облицювання стін, виготовлення різних декора- тивних виробів (особливо алебастр), а також для виробництва в’яжучих речовин.

Ангідрити СaSO₄ — складаються із мінералу з такою ж назвою, є твер- дішими за гіпс, добре поліруються. Колір — блакитно-білий, різні відтінки сірого, у розрізі — хвилясті візерунки, середня густина — 2500...2900 кг/м³, міцність — 50...80 МПа. Використовують як сировину дая виготовлення в`жучих речовин і як матеріал для внутрішнього облицювання та огри- мання декоративних виробів.

77

Останнім часом при влаштуванні інтер’єрів широко застосовують онікси. Це мономінеральні породи тонковолокнистої структури. Онікси бувають кварцовими, мармуровими, халцедоновими, агатовими, сердоліковими, кальцитовими та арагонітовими. Мармурові онікси — щільні осадові поро- ди, які складаються із кальциту або арагоніту, дрібнозернисті або крупно- кристалічні. Колір їх може бути коричневим із білими та чорними візеру- нками, червоним, коричневим, медовим, зеленим, білим із жовтуватими та рожевими прошарками. Для оніксів характерна строкатість (смуги мо- жуть бути паралельними, хвилястими та концентричними). Деякі з різно- видів пропускають світло на глибину 3...4 см. Онікси використовують для виготовлення декоративних виробів: плит, ваз, панно, підсвічників, моза- їки, інкрустацій для підлог.

Конгломерати — обкатані уламки гірських порід і мінералів, зцементо- вані в’яжучими речовинами. Вони мають строкате забарвлення від світло- го до бурого кольору, середню густину — 1500...2900 кг/м³, міцність при стиску — 5... 160 МПа. їх використовують для виготовлення буту і щебе- ню, а міцні різновиди з галькою, що мають різні кольори, — як облицю- вальний матеріал.

Брекчії складаються з кутастих уламків різних порід, зцементованих природними речовинами. Мають переважно бурий колір. Деякі різно- види є досить міцними, що дозволяє використовувати їх для облицю- вання, інші види надаються для виготовлення буту, щебеню, укладання фундаменту.

Метаморфічні породи. Найпоширенішими серед видозмінених вивер- жених порід є гнейси. За мінералогічним складом, середньою густиною та міцністю вони подібні до гранітів, з яких утворились в умовах метаморфіз- му, але мають шарувату будову. Така будова полегшує видобування і об- робку каменю, але зменшує міцність уздовж шарів, знижує морозостій- кість та стійкість проти вивітрювання. Застосовують їх для укладання фундаментів, бутової кладки, брукування доріг, в деяких випадках вони можуть бути використані для влаштування покрівель у вигляді «черепиці».

Кварцити — дрібнозернисті породи, які утворились при перекристалі- зації пісковиків і складаються переважно з кварцових зерен, зв’язаних аморфною кремнеземистою речовиною. Вони містять 90...95% БіО,, колір — сірий, рожевий, жовтий, темно-вишневий, інколи білий, текстура — щільна зерниста або сланцювата. Середня густина досягає 2700 кг/м³, во- допоглинання — 0,2%, міцність — 100...500 МПа. Кварцити відрізняються крихкістю і важко обробляються внаслідок значної твердості, мають ви- соку вогнетривкість, кислото- та лугостійкість. їх застосовують у відпові-

78