3.3. Изверженные горные породы

Важнейшими глубинными магматическими породами, применяемыми в строительстве являются граниты, сиениты, диориты, габбро и лабрадориты.

Гранит — одна из самых распространенных в земной коре горных пород. Граниты образовались в результате остывания магмы на большой глубине, в условиях высокой температуры. Они имеют зернокристаллическую структуру. Залегают в земной коре в виде обширных монолитных масс круглых и вытянутых форм размерами до сотен километров или в виде отдельных глыб разных размеров.

Минералогический состав гранита: полевой шпат (ортоклаз) — 50...70%, кварц— 20...40, слюда— 5...15%. Вследствие большого содержания ортоклаза цвет гранита чаще всего серый, голубовато-серый, темно-красный, черный. Гранит обладает высокой прочностью при сжатии — 100...300 МПа. Плотность в среднем 2600 кг/м³, пористость всего 0,5...1,5%. Огнестойкость гранитов ограничена, так как при высоких температурах входящие в него кварц и слюда увеличиваются в объеме, вызывая растрескивание камня. Благодаря невысокой пористости и низкому водопоглощению (обычно 0,9%) граниты морозостойки (F200). Граниты хорошо обрабатываются, их обтесывают, шлифуют и полируют.

Большая механическая прочность, стойкость против выветривания и морозостойкость обусловливают высокие строительные свойства гранита.

Гранит применяют для облицовки зданий и сооружений, из него изготовляют облицовочные плиты, лестничные ступени, полы, бортовые камни и другие изделия, а также щебень для высокопрочного бетона. Гранит используют при строительстве гидротехнических сооружений и сооружений памятников.

Сиенит представляет собой горную породу, которая в отличие от гранита не содержит в минералогическом составе кварца. Внешне сиенит напоминает гранит, но в нем менее отчетливо выражена зернистость структуры и окраска его более темная. Обычно в его состав входят: полевой шпат (ортоклаз), некоторые плагиоклазы, биотит и темноокрашенные минералы (роговая обманка). Цвет сиенита — белый, светло-серый, розовый и красный. По прочности сиенит весьма близок к граниту, но менее стоек против выветривания. Предел прочности при сжатии 120...150 МПа. Плотность 2600...2800 кг/м³. Сиениты мягче гранитов, лучше поддаются полировке, обладают большей вязкостью. Применяют сиениты для облицовки зданий, а в основном как щебень для бетонов.

Диорит — зернистая массивная порода; почти на 70% состоит из полевых шпатов (плагиоклазов), содержит также роговую обманку, биотит, иногда кварц. В зависимости от минералогического состава цвет диоритов может быть серо- или темно-зеленоватых тонов. Плотность 2700...2900 кг/м³, предел прочности при сжатии 150...300 МПа. Диорит обладает высокой вязкостью, хорошо полируется и стоек против выветривания, хорошо сопротивляется удару и истиранию. Применяют диорит главным образом для дорожных покрытий и облицовки.

Габбро — равномерно-зернистая горная порода, состоящая из полевого шпата (до 50%) и темноокрашенных минералов (авгита и оливина). Цвет в большинстве случаев темно-серый, черный или темно-зеленый с различными оттенками. Плотность 2900...3300 кг/м³. Габбро обладает высокой вязкостью, труден при обработке, но хорошо полируется. Применяется для покрытия дорог, облицовки фасадов и приготовления щебня.

Излившиеся горные магматические породы включают порфиры, диабаз, базальт.

Порфиры — горные породы, образующиеся при быстром затвердевании магмы на небольшой глубине или на поверхности Земли. Существуют кварцевый порфир (аналог гранита), бескварцевый порфир (аналог сиенита) и порфирит (аналог диорита). Вкрапленниками порфиров являются кварц, полевой шпат (ортоклаз) и цветные минералы. Строительные свойства порфиров близки к свойствам глубинных пород, но вследствие неоднородности структуры они менее стойки к выветриванию, чем гранитные породы. Цвет порфиров от красно-бурого до серого с разнообразными оттенками. Наличие крупных вкрапленников в порфирах повышает декоративные качества камня. Плотность 2400...2800 кг/м³, предел прочности при сжатии 130...180МПа. Порфиры применяют в дорожном строительстве, для изготовления облицовочных плит.

Диабаз является излившимся аналогом габбро — горная порода с зернами различной крупности темно-серого или зеленовато-черного цвета. Диабаз состоит из полевого шпата (плагиоклаза), авгита и имеет в своем составе примеси кварца и роговой обманки. Плотность 2800...3000 кг/м³, предел прочности при сжатии 200...300МПа. Диабаз вязкий, морозостойкий, относительно легко поддается колке и полировке, обладает сравнительно малой истираемостью. Диабаз применяют для дорожных покрытий (брусчатка), бордюрных плит и штучных камней, а также как щебень для бетонов.

Базальт — самая распространенная излившаяся (вулканическая лавовая) горная порода. По химическому составу является аналогом габбро. Состоит он из полевого шпата (плагиоклаза) и железисто-магнезиальных минералов (авгита). В зависимости от условий залегания базальты могут иметь скрытокристаллическую или стекловатую структуру. Цвет их — от темно-серого до черного. Плотность достигает 3300 кг/м³, предел прочности при сжатии 100...500 МПа, твердость по Моосу 7...8. Базальты атмосферостойки, с трудом поддаются обработке, но хорошо полируются. Используют базальт в дорожных покрытиях, в качестве щебня для тяжелых бетонов, для производства каменного литья. Плавленый базальт имеет очень высокую прочность — до 800 МПа. Его применяют для изготовления кислотоупорной химической аппаратуры, труб, облицовочных материалов. В настоящее время путем специальной технологии получают базальтовое волокно, используемое для производства теплоизоляционного материала — каменной ваты и изделий из нее.

Обломочные магматические породы подразделяют на рыхлые (вулканический пепел, пемза) и цементированные (вулканический туф).

Вулканический пепел — это порошкообразные частицы вулканической лавы, от серого до черного цвета, состоящие в основном из аморфного кремнезема. Образуется во время вулканических извержений. Частицы крупностью до 5 мм называют вулканическим песком. Вулканический пепел и песок применяют для получения легких растворов и бетонов, а также как активную добавку к цементам.

Пемза — пористая порода (до 80% объема занимают поры) светло-серого цвета, похожая на застывшую пену. Пемза состоит в основном из аморфного кремнезема SiO₂ (до 70%) и глинозема А1₂О₃ (15%). Плотность 300...600 кг/м³, предел прочности при сжатии 2...4 МПа, твердость по Моосу 6. Вследствие наличия довольно крупных и замкнутых пор водопоглощения пемзы значительно ниже ее пористости. Пемза морозостойка и негигроскопична, имеет низкую теплопроводность— 0,14...0,23 Вт/(м-К). Применяют пемзу и пемзовые пески для приготовления легких бетонов, в качестве теплоизоляционного материала, а также как абразивный материал (для зачистки шпаклеванных поверхностей под масляную окраску), как гидравлическую добавку к извести и цементам.

Вулканические туфы — сцементированные обломочные породы, состоящие из вулканического пепла. В результате быстрого охлаждения туфы имеют стекловидное строение, их окраска разнообразна: розовая, оранжевая, красная, коричневая и др. Плотность туфа в куске 1250... 1350 кг/м³, пористость 40...70%, предел прочности при сжатии 8...20 МПа, теплопроводность 0,21...0,33 Вт/(м-К). Низкая плотность и теплопроводность, высокая пористость, достаточные прочность и долговечность, хорошая обрабатываемость и высокие декоративные качества позволяют использовать туфы для облицовки стен зданий; фракционированные отходы добычи и обработки туфов используют в качестве пористого заполнителя легких бетонов; тонкоизмельченные туфы, как и вулканический пепел, используют в качестве гидравлических добавок к минеральным вяжущим.