2.1 Природные каменные материалы

Общие сведения

Природные каменные материалы - это строительные материалы, получаемые из горных пород путем механической обработки (раскалывания, распиливания, шлифования, полирования) или без специальной обработки.

Примерами материалов, для изготовления которых применяются способы механической обработки, могут служить облицовочные плиты из гранита, мрамора, известняка, а также щебня. В качестве природных каменных материалов, которые используют без специальной механической обработки, можно назвать гравий, песок, глину.

Материалы, добываемые и изготавливаемые из горных пород методами механической обработки, сохраняют почти полностью свойства той горной породы, из которой они получены.

Горные породы широко используются также в промышленности строительных материалов в качестве сырья для изготовления разнообразных искусственных материалов - вяжущих веществ, изделий керамики, стекла, теплоизоляционных материалов и др. В производстве этих материалов применяются процессы химической технологии.

По этой классификации горные породы делят на две группы. Для первой группы наибольшее значение имеют физические свойства, а для второй – химический состав.

Целью работы является ознакомление с номенклатурой и строительными свойствами некоторых важнейших горных пород, а также с факторами, влияющими на эти свойства.

Задание: Определить основные свойства минералов по внешним признакам и занести результаты изучения в таблицу.

Приборы и материалы: шкала твердости минералов; набор минералов-эталонов, коллекция образцов породообразующих минералов.

 

2.1.1 Определение основных свойств минералов по внешним признакам

При определении минералов по внешним признакам обращают внимание на те свойства, которые сказываются на характере горных пород.

Для приобретения навыков в определении и распознавании минералов изучается коллекция основных породообразующих минералов. Результаты изучения коллекции оформляются записями в виде таблиц.

При изучении коллекции и по литературным данным определяют следующие внешние признаки и физические свойства минералов: блеск, цвет, спайность, структуру, твердость.

1. Блеск – способность минералов отражать свет. Различают блеск яркий, перламутровый, жирный, тусклый.

2. Цвет – бывает различным и не является постоянным признаком. Упрощено делят минералы на "светлые и "темные".

3. Спайность – это способность некоторых минералов при ударе раскалываться по определенным плоскостям, образуя гладкие блестящие поверхности раскола. Спайность – это отрицательное свойство минералов, уменьшающее прочность и стойкость, также затрудняющее обработку каменных материалов.

Различают следующие виды спайности:

- весьма совершенная – минералы легко раскалываются по определенным направлениям или беспорядочно (слюда),

- совершенная – минералы раскалываются по определенным направлениям, образуя ровные и блестящие поверхности (кальцит),

- несовершенная – выражена совсем слабо (апатит),

- спайность отсутствует – минерал раскалывается по неопределенным направлениям (кварц, корунд).

4. Под структурой природного каменного материала (ПКМ) понимают порядок построения находящихся в их составе различных разрозненных частиц твердых веществ. Структура ПКМ может быть кристаллической, крупно- и мелкозернистой, обломочной, скрытокристаллической, зернистой и др.

5. Твердость – способность материала сопротивляться проникновению в него другого более твердого тела.

Прежде всего, студенты сравнивают внешние признаки образца с эталоном (цвет, блеск, структуру) и ориентировочно дают название исследуемому минералу. Затем для проверки предварительных выводов определяют твердость минерала при помощи шкалы твердости Мооса (таблица 2.1).

Таблица 2.1 – Твердость минералов по шкале Мооса

Показатель твердости	Наименование минерала	Характеристика твердости
1	Тальк или мел	Легко чертится ногтем
2	Гипс	Ноготь оставляет черту
3	Кальцит или ангидрит	Легко чертится ножом
4	Плавиковый шпат	Чертится ножом под небольшим нажимом
5	Апатит	То же, под большим нажимом
6	Полевой шпат (ортоклаз)	Слегка царапает стекло, (ножом не чертится )
7	Кварц	Легко чертит стекло, стальной нож  черты не оставляет
8	Топаз
9	Корунд
10	Алмаз

В шкале твердости 10 специально подобранных минералов расположены в такой последовательности, когда следующий по порядку минерал оставляет черту (царапину) на предыдущем, а сам им не прочерчивается.

Твердость определяют следующим образом. На гладкой поверхности исследуемого образца минерала пробуют нанести черту каждым из минералов, указанных в шкале, начиная с самого мягкого.

При этом устанавливают, какой минерал оставляет черту (царапает исследуемый образец). Например, если исследуемый минерал чертится апатитом, а сам оставляет черту (царапину) на плавиковом шпате, то его твердость соответствует 4,5. Чтобы иметь достоверные данные о твердости минерала, необходимо испытать не менее трех отдельных образцов, сделав для каждого образца по три определения, как указано выше.

Данные лабораторных испытаний, а также сведения о минералах, изложенные в учебнике или в учебном пособии, студенты заносят в таблицу 2.2.

Таблица 2.2 – Характеристика основных породообразующих минералов

Наименование минерала	Химический состав	Блеск, цвет	Стойкость, спайность	Твердость	Отношение к соляной кислоте	Структура	В каких горных породах встречаются
Кварц
Ортоклаз
Слюда
Кальцит
Гипс
Доломит
Каолинит
Магнезит
Мусковит (биотит )