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

Основные виды и месторождения природных материалов Казахстана. Горные породы - это природные агрегаты имеющие различные сочетания минералов.

Минералы - это природные тела однородные по химическому составу или физическим свойствам и являются составной частью горных пород. Большинство минералов- массивные твердые тела, но встречаются рыхлые- песок, гравий и жидкие- нефть, ртуть, битумы.

Различают каменные материалы- естественные и искусственные.

Природные каменные материалы могут быть:

- мономинеральными состоящими из одного минерала – кварцевый песок, известняк, яшма

- полиминеральными - граниты, базальты и сиениты

Генетическая классификация горных пород.По происхождению горные породы применяемые в строительстве делятся на (Рисунок 1 ):

- изверженные,

- осадочные;

- метаморфические.

Изверженные или магматические горные породы составляют около 90% земной коры. Осадочные занимают около 10% поверхности суши земли.

Изверженные образовались в результате застывания магмы. В зависимости от того, где застыла магма, на глубине или на поверхности горные породы делятся на глубинные и излившиеся. Магматические породы залегают на глубине в виде огромных массивов- до 160000км2.

Глубинные образовались на большой глубине, при высокой температуре и давлении, остывали медленно, при этом получались крупные зерна, прочно сросшиеся между собой, без всякого цементирующего вещества. Такие породы имеют высокую механическую прочность, плотность, кристаллическое строение.

Излившиеся породы образовались в результате остывания магмы на поверхности земли или близко к поверхности в виде жил при температуре и давлении, существующем на поверхности земли. В таких условиях остывание происходило быстро, не образовывались крупные зерна, часть их подвергалась цементированию.

Обломочные породы образовались при охлаждении твердых раздробленных продуктов извержения (пепла) – рыхлые, часть из которых подверглась цементированию- это цементированные.

Осадочные породы образовались в результате преобразования продуктов разрушения первичных пород- морских и континентальных осадков в виде отдельных пластов и слоев на поверхности земли и вблизи нее при низких температурах и давлении.

По способу их образования их подразделяют на механические, химические и органогенные.

Рисунок 1 Классификация горных пород

Механические -сформировались в результате осаждения или накопления рыхлых продуктов распада ранее существовавших пород, часть которых подверглась цементированию.

Химические осадки - образовались в результате осаждения из водных растворов минеральных веществ с последующим их уплотнением и цементацией.

Органогенные образования - результат осаждения, уплотнения и цементации осадков водорослей, организмов и продуктов жизнедеятельности.

Метаморфические породы- образовались в толще земли в результате более или менее глубокого преобразования изверженных или осадочных пород.

Изверженные породы. Глубинные породы применяемые в строительстве - гранит, сиенит, диорит, габбро.

Гранит – Самая распространенная горная порода образовалась при действии высоких температур и давлении. Состоит из кварца, полевого шпата и слюды, малопористая порода.

Свойства: как и все природные горные породы хорошо сопротивляется механическому воздействию при сжатии Rсж= 160-250МПа. При растяжении имеет Rр = 1/40- 1/60 Rсж. Плотность 2500-2800 кг/м3. Гранит морозостоек F= 200 циклов, однороден по структуре. Недостаточно огнестоек, при нагревании 900°С градусов и выше резко снижается прочность. Пористость составляет 0,5-1,5%, обладает низким водопоглащением, высокой морозостойкостью и высоким сопротивлением истиранию. В природе встречается гранит серый, серо-голубой, серо-розовый, красный и другие.

Применяется для внешней облицовки зданий в основном общественных и гидросооружений, для отделки цокольных этажей зданий, при изготовлении лестничных ступеней и полов, бордюрных камней дорог, при строительстве мостов в качестве бутового камня при устройстве фундаментов зданий. Отходы применяются в виде щебня.

Сиенит- отличается от гранита тем, что не содержит кварца. Из-за отсутствия кварца является более мягкой и более вязкой породой. Отличается внешне от гранита темным цветом, не выраженной зернистостью. По прочности близок к граниту, но менее стоек к выветриванию. Предел прочности при сжатии 150-180 МПа, плотность 2600-2800 кг/м3. Цвета- светло- серый, розоватый и зеленоватый. Легко полируется и обрабатывается.

Диорит- Зернистая массивная порода, бывает кварцевый. Цвета – темно- серый, темно-зеленый, до черного, хорошо полируется, не выветривается.

Прочность при сжатии 180-300 МПа, плотность – 2900 кг/м3. имеет повышенную ударную вязкость. Устойчив к выветриванию, хорошо полируется. Применяется в качестве опор мостов, в фундаментах.

Габбро- имеет серый, темно-серый, темно-зеленый почти черный окрас с переливами в синий и зеленый. Тяжелая порода- плотность до 3300 кг/м3. прочность при сжатии- 200-280 МПа. Великолепный отделочный материал. Имеет высокую вязкость, что затрудняет обработку.

Излившиеся породы применяемые в строительстве: базальт, диабаз.

Базальт- представляют собой черную плотную застывшую лаву, находящуюся в аморфном состоянии с зернистым строением и стекловатой массой. В базальтах часто встречаются включения, снижающие их качество, как строительного материала. Базальт трудно-обрабатываемая порода т. к. является прочными и одновременно хрупкими материалом в связи с большим содержанием стекла. Прочность колеблется от 110 до 500 МПа. Плотность- 3000-3300 кг/м3 Базальт имеет хорошие кислотоупорные и электроизоляционные свойства материал.

Диабаз- имеет цвета темно-серый, зелено-черный, предел прочности при сжатии- 300-450 МПа, средняя плотность 2700-2900 кг/м3. Материал хорошо обрабатывается и полируется.

Вулканический пепел - мелкие порошкообразные массы частиц неправильной формы, выброшенные во время извержений и осевшие на поверхности лавовых потоков. Частицы имеют размеры от 0,1 до 2 мм. являются активными добавками при изготовлении цемента.

Вулканический туф - образовались путем цементации и уплотнения вулканических пеплов и другого твердого материала цементом служат- вулканический пепел, кремнезем, глина и продукты разложения пепла.

Наиболее ценными являются камневидные туфы, употребляемые в качестве гидравлических добавок к цементу.