- •Лекция №3 Темы №4,5. Естественные каменные материалы
- •1. Основные породообразующие минералы, классификация горных пород, свойства и области их применения
- •Изверженные горные породы
- •Осадочные горные породы
- •Метаморфические горные породы
- •2. Нерудные строительные материалы, виды, основные технические требования
- •3. Изделия и профилированные детали из естественных каменных материалов. Защита камня от разрушения
Лекция №3 Темы №4,5. Естественные каменные материалы
Учебные вопросы:
Основные породообразующие минералы, классификация горных пород, свойства и области их применения.
Нерудные строительные материалы, виды, основные технические требования.
Изделия и профилированные детали из естественных каменных материалов. Защита камня от разрушения.
1. Основные породообразующие минералы, классификация горных пород, свойства и области их применения
Естественные каменные материалы получают из горных пород путем их механической обработки (раскалыванием, пилением, дроблением, обтесыванием и т.п.), а также используют в том виде, в котором они находятся в природе (песок, гравий). В своем природном состоянии они уже в должной мере обладают качествами, требуемыми для строительства, и не нуждаются в переработке, существенно изменяющей их свойства.
Естественные каменные материалы издавна находят широкое применение в строительстве, в том числе и военном. Из них сооружались крепости, дороги, мосты и т.д. В настоящее время естественные каменные материалы используются для устройства фундаментов, возведения стен зданий, в дорожном и гидротехническом строительстве, в качестве отделочных материалов, для приготовления бетонов, растворов (в виде заполнителей). Природный камень служит также исходным сырьем при производстве многих строительных материалов (минеральных вяжущих, керамических материалов, стекла и др.). Широкое применение естественных каменных материалов объясняется их хорошими строительными свойствами. Некоторые из них обладают высоким пределом прочности при сжатии, высокой морозостойкостью, химической стойкостью, другие имеют малую среднюю плотность и низкий коэффициент теплопроводности. Естественные каменные материалы относятся к местным материалам и используются обычно в районах их добычи и обработки, поэтому они экономически выгодны.
Свойства горных пород связаны с их структурой, которая в свою очередь зависит от условий образования и залегания. В зависимости от условий образования горные породы делят на три группы: изверженные (магматические или первичные), осадочные (вторичные) и метаморфические (видоизмененные).
Изверженные породы образовались из застывших, отвердевших масс или магм, находящихся, по существующей основной гипотезе о строении Земли, внутри земного шара. Эти магмы представляют собой огненно-жидкие сплавы разнообразнейших веществ. В их состав входят такие элементы, как алюминий, железо, кальций, магний, щелочные металлы, а также большинство остальных элементов.
Изверженные породы подразделяются на: глубинные (интрузивные); излившиеся (эффузивные).
Осадочные породы представляют собой или продукты разрушения различных изверженных горных пород под воздействием знакопеременных температур, ветра и воды.
Метаморфические породы образовались в результате длительного процесса изменения структуры (перекристаллизации) некоторых изверженных и осадочных пород под влиянием больших давлений и высокой температуры в толще земной коры.
Горные породы состоят из минералов, называемых породообразующими. Породы из одного минерала называют мономинеральными (гипс и др.), а из нескольких минералов – полиминеральными (гранит и др.). Свойства горных пород в значительной мере зависят от их минералогического состава. Каждый минерал характеризуется определенным химическим составом и физико-механическими свойствами: цветом, блеском, твердостью, плотностью, прочностью, спайностью и др. Большинство минералов представляет собой кристаллические тела и значительно реже – аморфные.
Породообразующие минералы можно разделить на отдельные группы:
Группа кварца
Кремнезем (SiO2) – один из наиболее распространенных в земной коре минералов. Он находится как в свободном виде, так и в виде силикатов – химических соединений с основными окислами. Кварц – свободный природный кристаллический кремнезем.
Группа алюмосиликатов
Глинозем (Al2O3) в природе встречается в виде корунда и других глиноземистых минералов. Корунд является одним из наиболее твердых минералов (твердость 9 по шкале Мооса) и поэтому применяется в абразивных материалах, кроме этого, его используют для производства высокоогнеупоров.
Диаспор – моногидрат глинозема (Al2O3·H2O) – содержит 85% Al2O3.
Слюды – водные алюмосиликаты сложного и разнообразного состава.
Каолинит – водный алюмосиликат (Al2O3·2SiO2·2H2O) – продукт выветривания изверженных и метаморфических горных пород.
Группа железисто-магнезиальных силикатов
Наиболее распространены пироксены, амфиболы и оливины.
Группа карбонатов
Кальцит (известковый шпат CaCO3) – один из самых распространенных минералов земной коры.
Магнезит (MgCO3) встречается в виде землистых или плотных агрегатов, тяжелее и тверже кальцита.
Доломит (CaCO3·MgCO3) по физическим свойствам близок к кальциту, но более тверд, прочен и менее растворим в воде.
Группа сульфатов
Сульфаты, как и карбонаты, часто встречаются в осадочных горных породах. Важнейшие из сульфатов – гипс и ангидрит.
Гипс (CaSO4·2H2O) – типичный минерал осадочных пород. Строение его кристаллическое, кристаллы пластинчатые, столбчатые, игольчатые и волокнистые. Гипс имеет белый цвет, иногда прозрачен или окрашен в различные цвета.
Ангидрит (CaSO4) имеет плотность 3 г/см3, твердость 3. По внешнему виду он похож на гипс, при соединении с водой превращается в гипс, увеличиваясь в объеме.