Контрольные вопросы

1.1Какова роль и место строительных материалов в экономике и строительной индустрии Казахстана.

2. Каковы современные мировые и отечественные тенденции производства строительных материалов.

3. Охарактеризовать базу промышленности строительных материалов Казахстана: природные местное сырье, синтетические продукты и техногенные сырье, побочные продукты промышленности.

4. Как классифицируются строительные материалы: по роду сырья, общности технологического процесса их изготовления, функциональному назначению и областям применения.

1.5 Какова взаимосвязь состава, строения и свойств строительных материалов.

1.6 Перечислить и дать определения свойств, характеризующих особенности физического состояния материалов.

1.7 Обосновать назначение гидрофизических и теплофизических свойств материалов.

1.8 Как механические свойства: нагрузки, деформации и напряжения, прочность, связаны с эксплуатационными свойствами строительных материалов и изделий.

Лекция №2

Тема2: Природные каменные материалы и сырье для производства строительных материалов из горных пород

План лекции:

1. Основные виды и месторождения природных каменных материалов.

2. Генетическая классификация горных пород.

1. Основные виды и месторождения природных каменных материалов

Сырьем для получения природных каменных материалов служат горные породы.

Горные породы – это значительные по объему скопления минералов в земной коре, образовавшиеся под влиянием одинаковых условий.

Минералы – это вещества, являющиеся продуктами физико-химических процессов, происходящих в земной коре, и обладающие определенным химическим составом, однородным строением и характерными физическими свойствами.

Природные каменные материалы и изделия получают путем механической обработки горных пород, т. е. дробления, раскалывания, распиловки, оттески, шлифовки (щебень, плиты, штучные камни, архитектурно-декоративные детали) или даже без обработки (песок, гравий). Свойства горной породы, из которой они получены, сохраняются почти полностью. Строительные свойства горных пород и каменных изделий из них в значительной степени определяются химическим составом и физическими и механическими свойствами породообразующих минералов.

Большое влияние на свойства пород оказывает и их строение (структура), предопределяемое условиями образования каждой группы пород. Поэтому для оценки свойств и определения целесообразных условий обработки и применения природных материалов в строительных конструкциях необходимо познакомиться с составом и строением горных пород, из которых они получены. Знание этих вопросов важно и потому, что горные породы широко используют также в промышленности строительных материалов в качестве сырья для изготовления вяжущих веществ (извести, гипса, цемента), искусственных каменных материалов (керамических, теплоизоляционных, бетонов и др.).

Широкий диапазон физико-механических свойств и распространенность природных каменных материалов обусловили их широкое применение в строительстве для различных целей. Их используют для возведения фундаментов и стен зданий, защитных и декоративных облицовок строительных конструкций, полов и лестниц, в качестве дорожных покрытий и т. п. Сотни миллионов кубометров каменных материалов в виде песка, гравия и щебня применяют ежегодно для изготовления бетонов, а также оснований при строительстве железных и автомобильных дорог.

Природные каменные материалы в строительстве используют обычно после механической обработки (расколки и обтески, распиловки, шлифовки и полировки, дробления и рассева). Все каменные материалы, используемые в строительстве, можно разделить на две основные группы - материалы, применяемые в своем первоначальном виде, и материалы, пригодные для строительных целей лишь после соответствующей обработки.

Основные породообразующие материалы магматических пород: кварц и его разновидности; полевые шпаты; железисто-магнезиальные силикаты; слюды.

Кварц— диоксид кремния (SiO2) в кристаллической форме. Он отличается высокой плотностью — около 2650 кг/м³, твердостью — 7, прочностью при сжатии—до 2000 МПа и стойкостью. При выветривании магматических пород стойкие зерна кварца не разрушаются и образуют пески. Кварц обладает несовершенной спайностью, имеет различную окраску (бесцветную, желтую, молочную) и стеклянный блеск (рисунок 2). При обычной температуре кварц не взаимодействует с кислотами (кромеплавиковой и горячей фосфорной) и щелочами. При повышенных температурах в среде насыщенного пара кварц взаимодействует со щелочами, например с Са , образуягидросиликаты. При нагревании до 575 и 870 °С он переходит в другие кристаллические формы, скачкообразно увеличиваясь в объеме. Плавится кварц при 1710 °С и при быстром охлаждении расплава дает кварцевое стекло.

Рисунок 2. Кристаллы кварца

Полевые шпаты (рисунок 3) — алюмосиликаты, образовавшиеся в результате взаимодействия оксидов кремния и алюминия с оксидами щелочных металлов. Характерная особенность полевых шпатов — ярко выраженная спайность по двум направлениям. Наиболее распространенными разновидностями полевых шпатов являются: ортоклаз (прямораскалывающийся) О· ·6Si и плагиоклазы (косораскалывающиеся) в виде альбита O· ·6Si и анортита CaO· ·2Si и их смеси. Полевые шпаты входят в состав большинства магматических (до 2/3их массы), многих метаморфических и некоторых осадочных горных пород. Они имеют различную окраску от белого и серого дорозовогои темно-красного цветов, плотность 2500...2760 кг/м³, твердость 6, предел прочности при сжатии до 170 МПа, температуру плавления 1170...1550 °С. Стойкость полевых шпатов значительно ниже, чем кварца. Под влиянием многократных резких смен температуры и воздействия воды и углекислоты полевые шпаты разрушаются (выветриваются). 

Рисунок 3.Полевые шпаты

Слюды (рисунок 4) - минералы свесьма совершеннойспайностью в одном направлении, которые способны расщепляться на тончайшие упругие пластинки. По химическому составу они представляют собой водные алюмосиликаты сложного состава. Наиболее часто в составе горных пород присутствуют две разновидности слюды — мусковит (светлая алюминиевая слюда) и биотит (железисто-магнезиальная слюда темного цвета). Плотность слюд 2760,..3200 кг/м³, твердость 2...3, стойкость биотита меньше, чем мусковита. При выветривании биотит переходит вгидратированнуюразновидность слюды — вермикулит. Присутствие слюд в горных породах понижает прочность и стойкость породы, затрудняет ее шлифовку и полировку.

Рисунок 4.Слюды

Железисто-магнезиальные минералыза их темный цвет (оттемно-зеленогодо черного) называюттемнокрашеннымиминералами(рисунок 5). По химическому составу они представляют собой железисто-магнезиальные силикаты. Среди минералов этой группы наиболее распространенными породообразующими минералами являются амфиболы (чаще роговые обманки), пироксены (например, авгиты) и оливины. Минералы этой группы отличаются большой плотностью 3000...3600 кг/м³, твердостью 5,5.... 7,5, высокой ударной вязкостью, повышенной стойкостью против выветривания (кроме оливина). Эти же свойства они придают и содержащим их горным породам.

а)

б)

в)

Рисунок 5.Темноокрашенные минералы: а) амфиболы; б) пироксены; в) оливины

Бутовый камень (рисунок 6) — крупные куски неправильной формы, размером 150—500 мм, весом 20—40 кг, получаемые разработкой известняков, доломитов и песчаников (реже гранита и других изверженных пород). Камень, получаемый при взрывных работах, носит общее название рваного камня. Бутовый камень должен быть однородным, без следов выветривания, расслоения и трещин, не содержать рыхлых и глинистых включений. Предел прочности при сжатии камня из осадочных пород не менее 100 кг/см², коэффициент размягчения не ниже 0,75, морозостойкость не ниже. 15 циклов. Бутовый камень широко применяется для бутовой и бутобетонной кладки фундаментов, подземных стен и стен неотапливаемых зданий, подпорных стен, ледорезов, отстойников и резервуаров.

а)

б)

Рисунок 6.Бутовый камень: а) в природе; б) в отделке

Мелкие куски бутового камня обычно перерабатывают на щебень, используемый в качестве заполнителя в бетоне, для щебеночной подготовки под бетонные фундаменты в санитарно-технических сооружениях и в качестве фильтрующего материала.

Валунный камень — крупные обломки (более 300 мм) горных пород ледникового происхождения, характеризующиеся окатанной, часто сильно выветрившейся поверхностью. Весьма разнообразен по петрографическому составу. Используется для получения булыжного камня и щебня (рисунок 7).

Булыжный камень — небольшие валуны (до 300 мм) или расколотые валуны больших размеров. Применяется для покрытия мостовых, дворов и откосов, для каменной наброски при строительстве дамб. Крупный булыжный камень можно применять как бут, мелкий камень перерабатывается на щебень. Валунный булыжный камень может быть использован для изготовления (методом околки) специальных шашек для мощения дорог и оснований под дорожные покрытия.

а)

б)

Рисунок 7.Валунный камень: а) Фрагмент валунного моста, валунный камень; б) булыжный камень, булыжная мостовая.

Гравий — рыхлое скопление обломков горных пород, различно обкатанных. Величина отдельных зерен 5—70 мм. В зависимости от линейного размера частиц гравий подразделяют на фракции 5—10, 10— 20, 20—40 и 40—70 мм. Добывают гравий открытым способом экскаваторами различных типов, при добыче со дна рек, морей и озер применяют всасывающие механизмы, которые забирают гравий вместе с водой и транспортируют по трубам к местам отвалов, где происходит его естественное обезвоживание. Гравий применяется в строительстве в качестве крупного заполнителя в цементных и асфальтовых бетонах, а также как фильтрующий материал в водопроводных сооружениях.

Песок — рыхлая горная порода, состоящая из зерен минералов и пород размером 0,14—5 мм. В зависимости от минералогического состава различают пески кварцевые, полевошпатные и карбонатные. Способы добычи песка аналогичны способам добычи гравия.

Пески как строительный материал получают обширное применение в связи с колоссальным развитием цементной промышленности: большинство цементных растворов и бетонов содержат песок, иногда в весьма большом количестве. От качества применяемых песков зависит прочность многих строительных материалов, получаемых на основе цемента и песка в качестве заполнителя. Для получения некоторых строительных изделий необходимо применение обогащенных песков, т.е. промытых и отсортированных как по величине зерен, так и по минералогическому составу, или прошедших дополнительное измельчение (тонкомолотых). Кварцевые пески являются основным сырьем для стекольной промышленности.

Процесс изготовления тесаных плит состоит из развалки монолитов (геологическое образование, представляющее собой цельнуюкаменнуюглыбу), грубой околки и получистой и чистой тески. Монолит на болванки разделывают взрывным способом, взрывая в пробуренных шпурах небольшие заряды пороха, чтобы не появились при взрыве тонкие побочные трещины, понижающие прочность камня. Часто развалку монолита ведут клиньями. Болванки подвергают грубой оттеске долотами. Для чистой тески лицевых поверхностей применяют бучарду с мелкой насечкой. Механическая теска с применением пневматических инструментов резко повышает производительность труда.

Согласно ГОСТ 9479—60 блоки из природного камня делятся на четыре группы: I — из гранитов; II—-из мраморов; III — из известняков и IV — из вулканических туфов.

Основным назначением тесаных и пиленых плит является облицовка зданий, поэтому для получения этих изделий используют однородные по строению горные породы, обладающие достаточной прочностью, устойчивостью к выветриванию и хорошей обрабатываемостью, без трещин, глинистых и других примесей. Плиты для наружной облицовки зданий и сооружений вырабатываются из породы с пределом прочности при сжатии не менее 1000 кг/с. Из — гранита, сиенита, диорита, габбро, лабрадорита, кварцита. Для внутренней облицовки применяют мраморы, некоторые кристаллические сланцы, мягкие гипсы и ангидриты с пределом прочности не менее 200 кг/см².

Кровельные плитки, называемые природным шифером, получают раскалыванием и обрезкой глинистого (кровельного) сланца. Плитки выпускаются размером от 250X150 до 600x350 мм при толщине 4— 8 мм. Прочность их при изгибе должна быть не ниже 150 кг/см², они должны выдерживать не менее 25 циклов попеременного замораживания и оттаивания. Природный шифер является самым долговечным кровельным материалом, срок службы которого исчисляется сотнями лет.

Брусчатка — колотые и тесаные бруски камня, по форме приближающиеся к параллелепипеду, с наружной стороной в форме прямоугольника. По высоте брусчатка делится на низкую — высота 10 см, среднюю — 11—13 см и высокую — 14—16 см; ширина у всех сортов 12—15 см и длина 15—25 см. Верхняя и нижняя плоскости брусчатки, т. е. «лицо» и «постель», параллельны, а боковые грани суживаются книзу, так что длина и ширина граней постели меньше, чем грани лица, на 5 мм у низкой брусчатки и на 10 мм у средней и высокой брусчатки. Брусчатку изготовляют из однородных морозостойких каменных пород, имеющих прочность на сжатие не ниже 1000 кг/см² и обладающих хорошей обрабатываемостью.

Щебень представляет собой смесь угловатых обломков камня различной конфигурации размером от 5 до 150 мм. Изготовляется щебень из горных пород различного качества, что определяет его марку. Качество щебня устанавливается показателем предела прочности при сжатии исходной горной породы в насыщенном водой состоянии, а также показателями ее истираемости и сопротивления удару. По пределу прочности при сжатии щебень подразделяют на марки: из изверженных горных пород —1200, 1000 и 800; из метаморфических горных пород—1200, 1000, 800 и 600; из осадочных горных пород—1200, 1000, 800, 600, 400, 300 и 200. Щебень должен состоять из однородных по качеству обломков породы, приближающихся по форме к кубу или тетраэдру, с содержанием вытянутых и плоских щебенок (лещадок) не более 25%.

Получают щебень дроблением камня в дробилках разных конструкций (щековых, конусных), а мелкий щебень (с величиной кусков менее 25 мм) — на молотковых или валковых дробилках. Технология производства щебня состоит из следующих операций: раскалывание камня на куски, размеры которых соответствуют типу дробилки; загрузка (подача) камня в дробилки; дробление камня до получения зерен заданной величины; подача щебня на сортировку; сортировка щебня (по крупности зерен) на вращающихся грохотах и перемещение отсортированного щебня к месту хранения.

Помимо описанных наиболее распространенных природных каменных материалов изготовляются в обширном ассортименте каменные изделия специального назначения. Это — камни и плиты для облицовки мостовых опор, устройства ледорезов, плиты для полов и тротуаров, блоки и плиты для кладки цоколей, плиты для подоконников, лестничные ступени и др.

Генетическая классификация горных пород

Магматические и метаморфические горные породы составляют около 90 % земной коры, остальные 10 % приходятся на долю осадочных, однако последние занимают более 75 % площади земной поверхности.

Магматические (первичные) породы образовались в результате застывания и кристаллизации магмы – расплавленной массы преимущественно силикатного состава, образуют глубинах земной коры.

Магма зарождается на глубине от 200 км, температура расплава достигает 1300 °С. Если магма застывала в глубине земной коры, и охлаждение шло медленно и под большим давлением, то образовывались крупнокристаллические плотные горные породы, называемые глубинными (рисунок 8). К таким породам относятся граниты, сиениты, диориты, габбро, лабрадориты.

Граниты (от латинского granitum - зерно) - это наиболее распространенные из всех магматических пород (до 2/3 всех глубинных пород). Они состоят в основном из кварца, полевых шпатов и слюды. При большом количестве кварца граниты приобретают высокие твердость и хрупкость, а с увеличением содержания полевых шпатов становятся более вязкими, однако и более склонными к выветриванию. Цвет гранита зависит от количественного соотношения минералов и, прежде всего, определяется цветом полевых шпатов (от серого до красного разных оттенков). Граниты имеют высокую прочность при сжатии (120...250 МПа), а при растяжении - в 40...60 раз меньше. Средняя плотность гранитов составляет 2500...2800 кг/м³, пористость их не превышает 1,5 %, что обусловливает вода поглощение около 0,5 % и морозостойкость - более 200 циклов. Долговечность гранита - 1000 и более лет.

Сиенит по внешнему виду и свойствам близок к гранитам (рисунок 8-б). Сиенит не содержит в своем составе кварца и поэтому легче подвергается обработке. Предел прочности при сжатии сиенита составляет 150... 180 МПа, а средняя плотность -2600...2800 кг/м³. Сиениты, содержащие небольшое количество кварца, называют граносиенитами. Применяют сиениты там же, где и гранит.

Диорит состоит в основном из полевого шпата и цветных минералов. Цвета диоритов - темно-серые, темно-зеленые до черных. Они характеризуются высокой прочностью при сжатии (180...300 МПа), большой средней плотностью (до 2900 кг/м³); отличительной особенностью диорита является высокая вязкость. Поэтому его целесообразно применять при воздействии ударных нагрузок, например в дорожном строительстве. Этот камень сочетает в себе прочность гранита и красоту мрамора.

а) б) в)

Рисунок 8.Глубинные породы: а) гранит; б) сиенит; в) диорит

Лабрадорит - порода из семейства габбро (рисунок 9). Основной составной частью является минерал Лабрадор, состоящий из натриевого и кальциевого полевых шпатов. Лабрадорит имеет серую и черную окраску с красивыми переливами в синих и зеленых тонах за счет иризации (отражения световых лучей от внутренних плоскостей спайности этого минерала), благодаря чему является ценным декоративным и облицовочным материалом.

Габбро - тяжелые породы с почти одинаковыми плотностью и средней плотностью (около 3100 кг/м3), прочностью при сжатии (200...280 МПа), отличающиеся высокой вязкостью, которая затрудняет их обработку. Это - весьма плотная, прочная и стойкая против выветривания горная порода. Структура - кристаллическая, крупнозернистая, цвет - серый, темно-зеленый до черного. Применяют для облицовки зданий, покрытия дорог и получения щебня.

Если магма выливалась на поверхность земли, то образовывались так называемые излившиеся породы (рисунок 10). Из-за быстрого остывания магмы такие породы закристаллизовывались лишь частично или застывали в стеклообразном состоянии, что неблагоприятно отражалось на стойкости их к выветриванию и стабильности прочностных показателей. Такое строение называют порфировым - по аналогии с широко распространенными среди этой группы пород порфирами.

а)

б)

Рисунок 9. Глубинные породы: а) лабрадорит; б) габбро

Порфиры характеризуются наличием в основной мелкозернистой массе вкраплений кварца, полевого шпата и цветных минералов. Наличие крупных вкрапленников повышает декоративные качества камня, но понижает атмосферостойкость. В строительстве применяют плотные и прочные разновидности: кварцевые порфиры и липариты, бескварцевые порфиры и трахиты, порфириты и андезиты, диабазы и базальты.

Из порфиров изготовляют облицовочные плиты, их используют в виде щебня или штучного камня в дорожном строительстве.

Кварцевые порфиры и липариты - это излившиеся аналоги гранитов. От гранитов они отличаются порфировой структурой с наличием в мелкозернистой или стекловатой массе породы вкрапленников - крупных кристаллов кислого полевого шпата и, реже, кварца. Кварцевые порфиры окрашены в красновато-бурые тона и являются плотными породами со средней плотностью 2400...2600 кг/м³ и прочностью при сжатии от 130 до 180 МПа (в зависимости от содержания кварца и вулканического стекла).

Бескварцевые порфиры и трахиты являются излившимися аналогами сиенитов. Трахиты - пористые и сильно шероховатые породы белой, серой или желтоватой окраски плотностью от 2200 до 2600 кг/м³, напоминающие пемзу. Высокая пористость трахитов способствует их быстрому выветриванию. Они менее прочны, быстро истираются и мало морозостойкие. Предел прочности при сжатии обеих пород невысок и составляет 60.. .70 МПа.

Базальты и диабазы - это излившиеся аналоги габбро, отличающиеся от него своими структурными и текстурными особенностями.

Базальты представляют собой черную плотную застывшую лаву, находящуюся в скрытокристаллическом или аморфном состоянии, с зернистым строением и стекловидной массой. Она заполняет промежутки между зернами различных размеров. Базальты являются твердыми и одновременно хрупкими трудно обрабатываемыми породами, их прочность варьируется в широких пределах - от 110 до 500 МПа - и в связи с большим содержанием стекла может резко падать; плотность и средняя плотность очень близки и составляют 3000...3300 кг/м³. Базальты являются хорошими кислотоупорными и электроизоляционными материалами и высоко ценятся как сырье для каменного литья. Литой камень базальтин используют для получения отделочных изделий, химической аппаратуры, отличающихся кислотоупорностью, высокой прочностью (до 800 МПа) и долговечностью.

Диабаз (в переводе с французского - дважды базальт) отличается высокой твердостью, вязкостью, долговечностью. Вследствие этого является хорошим материалом для устройства дорожных покрытий. Поскольку температура плавления базальта сравнительно невысока (1200... 1300 °С), его используют в качестве сырья для каменного литья. Прочность плавленого диабаза при этом возрастает в 2.. .2,5 раза.

Среди излившихся пород заметное место занимают вулканические стекла (почти безводный аморфный черный или красно-бурый обсидиан, мелкопористый светло-серый перлит и зеленоватый или бурый камень пехштейн), объединенные под общим техническим названием перлиты.

Перлит (в переводе с французского - жемчуг) - это природное вулканическое стекло, обогащенное водой. Содержание химически связанной воды в нем составляет от 1 до 12 %. При нагревании внешние части кусочков стекла размягчаются и вода, выделяющаяся из внутренних частиц, вспучивает внешнее размягченное стекло, создавая внутренние замкнутые поры. При вспучивании перлит увеличивается в объеме в 10... 12 раз и более. Плотность вспученного перлита составляет 80...600 кг/м³. Он используется в качестве теплоизоляционных засыпок и для изготовления теплоизоляционных изделий.

а)б)в)

г)д)

Рисунок 10.Излившиеся породы: а) липарит; б) трахит; в) базальт; г) диабаз; д) перлит (обсидиан)

При вулканических извержениях, когда магма насыщена газами, образуются излившиеся высокопористые легкие породы: пемза и вулканический туф (рисунок 11), плотность которых составляет 800... 1600 кг/м³.

Пемза образовалась при быстром охлаждении магмы и интенсивном выделении из нее газов, вспучивающих массу. Быстрое остывание вспученных кусков магмы привело к образованию стекловидной пористой породы плотностью400...600кг/м³, с малым пределом прочности при сжатии (от 1,5 до 6 МПа) и теплопроводностью 0,12...0,20 Вт/(м • К). В природе пемза встречается в виде обломков размером 5..50 мм. Она используется для производства теплоизоляционных засыпок, как заполнитель в легких бетонах и в качестве активной минеральной добавки к цементам.

Вулканический пепел - порошкообразные частицы вулканической лавы, состоящие в основном из аморфного кремнезема. Частицы размером 0,14...5 мм называют вулканическим песком. Он применяется в качестве активной минеральной добавки к цементам и как заполнитель для легких бетонов.

Вулканический туф - это пористая порода, состоящая из вулканического пепла, уплотненного и сцементированного. Степень уплотнения зависит от условий залегания. Он используется как стеновой материал в виде блоков, для облицовки стен зданий - в виде плит и как заполнитель в легких бетонах.

а) б)

Рисунок 11.Обломочные породы: а) вулканический туф; б) пемза

Осадочные породы образовались в результате разрушения горных пород (механические отложения) и биологического (органогенные породы) или химического (химические осадки) преобразования природного минерального сырья. Осадочные породы служат основаниями и средой для различных сооружений и повсеместно доступны в качестве строительных материалов. По условиям образования осадочные породы делятся на три группы: органогенные, обломочные и химические.

Породы обломочного (механического) происхождения являются продуктами механического разрушения каких-либо материнских пород и сложены преимущественно обломками устойчивых к выветриванию минералов и пород. Под действием природных факторов (вода, попеременное замораживание-оттаивание, нагрев и охлаждение, ветер, углекислый газ и др.) массивные горные породы разрушаются, образуя рыхлые механические отложения - глину, песок, гравий.

Песчаники (сцементированные зерна кварца) применяют для устройства полов промышленных зданий, тротуаров и в качестве заполнителя для бетонов. Конгломераты (сцементированные зерна гравия) и брекчии (сцементированные зерна щебня) имеют плотность от 1500 до 2900 кг/м³, прочность от 5 до 160 МПа и применяются в основном в качестве заполнителя для бетонов.

Органогенные породы (рисунок 12) образуются в результате отложения отмерших организмов (ракушек, рачков и др.). К этим породам относятся широко распространенные в природе известняки, известняки-ракушечники, мел, состоящие в основном из карбоната кальция СаС . Реже встречаются породы, состоящие из аморфного кремнезема Si , - диатомиты и трепелы.

Известняк - одна из основных горных пород, используемых в строительстве. Плотность плотных известняков составляет 2000...2400 кг/м³, а известняков-ракушечников - менее 1800 кг/м³. Плотные известняки довольно прочные (Rсж = 20...50 МПа) и достаточно морозостойкие. Из них получают щебень для бетона. Благодаря светлой окраске (белой, светло-серой, желтоватой) известняки применяют для облицовки внутри зданий. Твердость известняков невелика, и они хорошо поддаются обработке. Из известняков выпиливают камни для кладки стен. Все виды известняков используются для получения основных вяжущих веществ - цемента и извести.

Мел состоит из мельчайших остатков раковин простейших организмов и отличается от известняков более пористой структурой. В Беларуси разведано 33 месторождения мела с общими запасами 238,8 млн т.

Мергель - это сцементированная механическая смесь глины (25...50 %) и известняка (25...75 %). Средняя их плотность составляет 1900...2500 кг/м3, а предел прочности при сжатии-60 МПа. Мергель используется как сырье для производства цемента. Запасами карбонатного сырья для производства цемента Беларусь обеспечена на длительную перспективу.

Диатомиты и трепелы образовались из панцирей диатомитовых водорослей с тонкой прочной кремниевой оболочкой. Это - белые или светлоокрашенные пористые породы плотностью 500... 1300 кг/м³ с большим содержанием кремнезема в аморфном состоянии. Они применяются в качестве активной минеральной добавки к цементам и как заполнители для бетонов.

а) б) в)

Рисунок 12. Органогенные отложения: а) трепел; б) диатомит; в) мергель

В результате химических процессов - растворения минеральных веществ и последующего выпадения твердых веществ из растворов - образовались химические осадочные горные породы (рисунок 13). Из таких осадочных пород в строительстве используют природный гипс, доломит, магнезит.

Гипс - плотная горная порода (средняя плотность - 2200 кг/м³, прочность при сжатии - 60...80 МПа). Он состоит из минерала того же названия - CaS04 • 2Н20. Основное применение - сырье для производства гипсовых вяжущих веществ.

Доломит - плотная горная порода, состоящая из минерала доломита СаСОз • MgC03. Он используется как облицовочный материал и заполнитель для бетона. В Беларуси на территории Витебской и Могилевской областей выявлено около 30 месторождений доломитов. Их общие разведанные запасы составляют 901879 тыс. т.

Магнезит состоит из минерала магнезита MgC03. Он имеет кристаллическое, а иногда и аморфное строение. Магнезит применяется для изготовления магнезиальных вяжущих и огнеупорных изделий.

а) б) в)

Рисунок 13. Химические осадочные породы: а) гипс; б) доломит; в) магнезит

Метаморфические горные породы образовались в результате видоизменения магматических или осадочных пород. Под воздействием давления, высокой температуры и водных минеральных растворов происходит перекристаллизация минералов без их плавления, изменяется структура породы (часто без изменения ее химического состава).

а)

б)

Рисунок 14. Метаморфические породы: а) кварциты; б) мраморы

Видоизмененными горными породами являются гнейсы, кристаллические сланцы, кварциты, мраморы и др. (рисунок 14). Самые распространенные из них - гнейсы, образовавшиеся в результате видоизменений кварцево-полевошпатных горных пород, например гранитов. Средняя плотность составляет 2500...2600 кг/м³, предел прочности при сжатии - 129...300 МПа. Их применяют для изготовления облицовочных плит, бутового камня.

Кварциты образовались в результате перекристаллизации песчаников, содержащих 95...99 % кремнезема. Они хорошо сопротивляются сжатию (до 500 МПа). Кварциты - атмосфероустойчивые и плотные горные породы (средняя плотность -2800...3000 кг/м³), имеют высокую огнеупорность (до 1770 °С), кислото- и щелочестойкость. Кварциты с красивой и стабильной окраской применяют для облицовки зданий и других отделок.

Мрамор - перекристаллизованные известняки или доломиты. Название происходит от греческого marmaros - блестящий камень. К главным породообразующим минералам относятся кальцит и доломит. Породы плотные (средняя плотность -2600.. .2800 кг/м³) и прочные (предел прочности при сжатии - от 100 до 300 МПа), легко поддаются обработке, хорошо полируются. Их применяют для облицовки стен и лестниц. Для наружных облицовок мрамор не рекомендуется, так как разрушается атмосферной влагой, содержащей растворенные газы - углекислоту, сероводород.