3.4. Осадочные горные породы

Осадочные породы делят на обломочные, органогенные и химические осадки.

Обломочные осадочные горные породы подразделяются на рыхлые (песок и гравий) и сцементированные (песчаники, конгломераты, брекчии).

Песок— рыхлая смесь зерен различных пород крупностью 0,16...5,0 мм. В зависимости от условий образования пески бывают горные (овражные), речные, морские, дюнные и др., по составу песок бывает кварцевым, полевошпатовым, известняковым и др. Истинная плотность песка 2650 кг/м³, насыпная плотность 1450... 1700 кг/м³. Песок применяют в качестве мелкого заполнителя в растворах и бетонах, для производства силикатных материалов и изделий, керамики, стекла и других строительных материалов и изделий.

Гравий — рыхлая смесь окатанных обломков горных пород размером от 5 до 70 мм. Карьерный гравий может залегать в виде сплошных скоплений, отдельных слоев и содержать различное количество примесей в виде гальки (размером от 100 до 70 мм), песка, глинистого вещества. Гравий применяют в качестве крупного заполнителя для бетонов, в дорожном строительстве.

Глина — рыхлая осадочная землистая полиминеральная смесь, состоящая из частиц мельче 0,01 мм (подробно см. в гл. 4).

Цементированные обломочные горные породы образовались путем цементации рыхлых пород разнообразными химическими веществами (глиной, кремнеземом, кальцитом и др.). Наибольшее значение в строительстве из цементированных обломочных пород имеют песчаники, конгломераты и брекчии.

Песчаники, т.е. сцементированные кварцевые пески, — плотная горная порода. В зависимости от цементирующего вещества различают песчаники глинистые, мергелистые, известковые, кремнистые и др. Окраску песчаникам придают цементирующие вещества. Цвет песчаников желтый, серый и даже бурый. Для строительства чаще применяют кремнистые и известковые песчаники, сцементированные соответственно кремнеземом и кальцитом. Плотность песчаников до 2700 кг/м³, предел прочности при сжатии 150...250МПа, для них также характерны высокая твердость и стойкость к истиранию.

Песчаники применяют для кладки стен неотапливаемых зданий, фундаментов, подпорных стенок; из них изготовляют бутовые камни, плиты для устройства ступеней и тротуаров, щебень для бетонов и другие изделия.

Конгломераты и брекчии — обломочные цементированные горные породы. Конгломерат состоит из сцементированных зерен гравия, брекчия — из угловатых обломков щебня. Их плотность изменяется в широком интервале — 1600...2800 кг/м³, такой же широ­кий диапазон предела прочности при сжатии — 100...160 МПа. Конгломераты и брекчии применяют в качестве щебня для бетонов, в виде бутового камня, а также как декоративные отделочные камни.

Органогенные породы образуются в результате жизнедеятельности и отмирания организмов, находящихся в морских и пресных водах. Для строительных целей используют плотные известняки, известняки-ракушечники, мел, диатомиты и трепелы.

Известняк — наиболее распространенный вид осадочных пород, состоит главным образом из минерала кальцита СаС03, но, кроме него, в эту горную породу входят глинозем, магнезит, кремнезем. Плотность известняков 1800...2600 кг/м³, предел прочности при сжатии до 200 МПа, твердость по Моосу равна 3. Известняки без примесей имеют белый цвет, при наличии примесей (глины, кварца, оксида железа и др.) приобретают различные оттенки: серый, желтоватый, красноватый и др. В зависимости от относительного содержания СаСО₃ известняки называют чистыми (не менее 98% СаСО₃) и мергелистыми (не менее 90% СаСО₃ ).

Мергели — горная порода, состоящая из смеси известняка и глины в различных соотношениях. Мергели определенного состава используют для изготовления портландцемента.

В зависимости от условий образования известняки бывают плотные и пористые.

Плотный известняк применяют для изготовления плит и фасонных деталей для наружной облицовки стен, лестничных ступеней, подоконников, карнизов, а также для приготовления щебня для тяжелых бетонов, асфальтобетона. Известняк является ценным сырьем для производства вяжущих веществ, воздушной и гидравлической извести, портландцемента.

Пористые известняки и известняк-ракушечник — пористые породы, состоящие из раковин и их обломков, сцементированных известковым веществом (углекислый кальций с примесью кремнезема и глины). Структура крупнопористая. Плотность 600... 1500 кг/м³, предел прочности при сжатии 0,4...5 МПа. Для ракушечника характерна малая теплопроводность, хорошая обрабатываемость (легко поддается распиловке). Применяют для изготовления стеновых камней и блоков, отходы ракушечника используют в качестве заполнителя для легких бетонов.

Мел — горная порода белого цвета, состоящая из мелких частиц раковин простейших организмов. Мел обладает невысокой прочностью.

Применяют для изготовления шпатлевок, замазок, красок, для производства извести и цемента, а также в производстве стекла.

Диатомиты и трепелы представляют собой легкие горные породы, состоящие из аморфного кремнезема в виде остатков диатомовых водорослей или скелетов окаменелых организмов. Цвет белый, серый или желтоватый. Плотность диатомита 400... 1000 кг/м³, пористость 60...70%. Уплотненный трепел образует более плотную, неразмокаемую разновидность — опоку. Диатомиты, трепелы и опоку широко используют для изготовления теплоизоляционных материалов, легкого кирпича, в мелко измельченном состоянии их используют в качестве активных минеральных добавок к цементам.

К породам химического происхождения относят гипс, ангидрит, доломит, магнезит.

Гипс — плотная горная порода CaS0₄ 2Н₂О, состоящая из минерала того же названия. Гипсовый камень применяют для получения строительного гипса и гипсовых вяжущих, а также в качестве облицовочных материалов для интерьеров.

Ангидрит — горная порода, состоящая из одноименного минерала — ангидрита CaSO₄. Тонкозернистый ангидрит голубоватых оттенков называют бергамским мрамором. Применяют в качестве облицовочного материала, для различных художественных поделок, а также сырья для производства ангидритового цемента.

Магнезит состоит из минерала — магнезита MgCO₃. Применяют для получения огнеупорных материалов и в качестве сырья для производства магнезиальных вяжущих.

Доломит — карбонатная горная порода, состоящая из минерала доломита СаС0₃ MgC0₃ с примесями глинистого, железистого, кремнистого и других веществ. По свойствам доломиты близки к плотным известнякам, а иногда их превосходят. Структура зернистая. Применяют для производства магнезиальных вяжущих, щебня, бутового камня, огнеупоров и в качестве облицовочного материала в виде плит.