2. Происхождение сырья и его классификация

Поверхностный слой нашей планеты называется литосферой и состоит он из горных пород, которые являются главными источниками сырья для всех строительных материалов.

Горные породы многообразны, так как формировались при остывании земной поверхности в разных условиях, при разном давлении и температуре и за миллионы лет выветривались и видоизменялись под воздействием воды и газов. Горные породы состоят из минералов, есть полиминеральные и мономинеральные породы.

Минерал – это химически однородное тело с определёнными свойствами, сформировавшееся при остывании в земной коре. Минералы могут быть твёрдыми, жидкими и газообразными. Всего их на Земле более 2000, но есть породообразующие минералы, которых не более 50, они и составляют основу горных пород.

По сведениям геологической науки земная кора – литосфера покрывает мантию в три слоя: нижний – базальтовый слой толщиной 10-15 км, выше него гранитный слой толщиной от 10 до 70 км в горах, и сверху – 4-х километровый слой бывших магматических пород, которые разрушились на поверхности за миллионы лет и превратились в осадочные породы.

Чтобы разобраться в разнообразии горных пород, их классифицируют по происхождению:

1. магматические (изверженные) породы, которые образовались при остывании магмы, потому называются первичными;

2. осадочные породы, образовавшиеся в результате разрушения магматических пород, называются вторичными;

3. метаморфические породы (видоизменённые), образовавшиеся из магматических или осадочных пород в изменившихся условиях.

Магматические породы делят на глубинные и излившиеся в результате вулканической деятельности. Глубинные породы – это плотные (ρ_m = 2,6-3,3 г/см³) кристаллические породы полиминерального состава: граниты, гранодиориты, сиениты, габбро и габброиды, перидотиты, отличающиеся высокой прочностью – от 120 до 300 МПа.

Излившиеся породы, образованные в результате остывания выброшенной вулканической магмы на поверхность Земли, имеют как плотную (базальты, андезиты, порфиры), так и менее плотную и даже пористую структуру, если они остывали быстро на поверхности. Это: туфы, пемзы, вулканические пеплы и др. Их плотность зависит от глубины и скорости остывания магмы и изменяется в более широком диапазоне – от 0,3 до 3 г/см³, при прочности от 0,15 – до 400 МПа.

Породообразующими минералами магматических пород являются: кварц и его разновидности, полевые шпаты, железисто-магнезиальные минералы. В зависимости от преобладания того или другого минерала меняются свойства породы.

Осадочные породы образуются при разрушении, растворении и переотложении продуктов выветривания, химических и механических осадков из воды, а также остатков живых организмов и растений (органогенные породы).

Это механические осадки (пески, глина, гравий, щебень); хемогенные отложения (гипс, известняки, доломиты); органогенные породы (мел, известняки, травертин, опоки, трепелы, диатомиты).

В осадочных породах сохранился породообразующий минерал кварц (в основном из растворов – опал, халцедон, осадочный кварц), появились карбонаты (кальцит, магнезит, доломит), глинистые минералы – алюмосиликаты (каолинит, гидрослюда, монтмориллонит и др.), сульфаты (гипс, ангидрит), флюориты и др. Из растворов образовались мономинеральные осадочные породы, которые используются для производства вяжущих веществ (извести, гипса, магнезиального вяжущего).

Механические осадки – пески, гравий, щебень используют миллионами кубометров в качестве заполнителей для бетонов и растворов, для подсыпок, в дорожном строительстве и др. целей.

Метаморфические породы образовались из магматических или осадочных пород, попавших в новые условия с высокой температурой и давлением. За миллионы лет в новых условиях происходила перекристаллизация прежней структуры без изменения химического состава, что привело к преображению минералов с включением растворенных в подземных водах солей. Камень становится непохожим внешне на прежнюю горную породу, он уплотняется, часто становится слоистым от давления вышележащих слоёв и красивым. Так, из известняков и доломитов образуются мраморы с красивым рисунком цветных прожилок от проникших в структуру солей; из магматических пород образуются ещё более прочные гнейсы, серпентины; из бесцветных песчаников образуются очень прочные и цветные кварциты, используемые для отделочных работы. Прочность плотных гнейсов и кварцитов доходит до 400-500 МПа.

По способу обработки природные каменные материалы разделяют на колотые, грубообработанные и пиленые, обработанные абразивными инструментами.

Грубообработанный камень из прочных пород – это щебень, гравий, пески, бутовый камень. Бутовый камень получают размером до 50-70 см, его используют для дробления на щебень, а также для возведения плотин, кладки фундаментов.

Пиленый камень может использоваться в качестве стенового блока, если плотность породы не более 2,3 г/см³, и для наружной облицовки строений. Абразивная обработка имеет разную степень отделки – от фрезерования профилированных изделий до шлифования и полирования облицовочных плит. Абразивной обработке подвергают плотные кристаллической структуры породы, этим приёмом увеличивают их долговечность, так как на гладкой поверхности не задерживается влага. Пористые породы идут на производство заполнителя для лёгких бетонов, для утеплителей и стеновых блоков.