2.3. Властивості природних кам’яних матеріалів

Природні кам’яні матеріали оцінюють за якістю і поділяють на марки за такими фізико-механічними властивостями:

• густина;

• межа міцності на стискання;

• морозостійкість;

• водостійкість.

За густиною в сухому стані кам’яні матеріали поділяють на:

• важкі (більше 1800 кг/м³ );

• легкі (менше 1800 кг/м³).

За межею міцності при стисканні (кгс/см²) встановлені наступні марки:

• для важких кам’яних матеріалів 100 – 1000 (відповідно 10 – 100 МПа);

• для легких кам’яних матеріалів 4 – 200 (відповідно 0,4 – 20 МПа).

За ступенем морозостійкості матеріали поділяють на марки М _мрз 10 – 500.

За ступенем водостійкості (коефіцієнт розм’якшення) матеріали розділяють на: 0,6 ; 0, 75; 0,9; 1.

До кам’яних матеріалів, призначених для шляхових покриттів, підлог промислових будівель ставляться додаткові вимоги такі як висока стійкість до стирання, зношення і т.і.

Для природного каміння з якого виготовляють плити для облицювання, велике значення мають зовнішній вигляд, колір, текстура.

Вибирають гірські породи для кам’яних матеріалів і виробів на основі результатів випробування зразків, а також з урахуванням експлуатаційних вимог.

2.4. Характеристики деяких природних кам’яних матеріалів

Граніт – складається із кварцу, польового шпату (ортоклазу) і слюди. Колір – світло-сірий, сірий, рожевуватий, темно-червоний. Структура – зернисто-кристалічна. Густина – 2700 кг/м³ , пористість 0,5–1,5 %. Межа міцності на стискання 100–250 МПа. Має високу морозостійкість, низьке водопоглинання, високий опір вивітрюванню, добре обтесується, шліфується та полірується. Проте відрізняється крихкістю та невисокою вогнестійкістю.

Габро – найміцніша та найстійкіша гірська порода. Складається із польового шпату та темно кольорових мінералів (авгіту та олівіну). Колір темно–сірий, чорний, темно–зелений з відтінками, Густина 2800-3100 кг/м³, межа міцності на стискання 200-250 МПа. Має високу в’язкість та стійкість проти вивітрювання. Вироби із габро застосовують при будівництві шляхів.

Базальт – за хімічним складом аналог габро, має темно-сірий колір, приховано кристалічну структуру, високу густину (до 3300 кг/м³) та довговічність. Межа міцності на стискання досягає 400 МПа. Важко піддається обробці, але добре полірується. Застосовується у будівництві шляхів.

Вулканічний попіл – порошкоподібні частки вулканічної лави, що складаються в основному із аморфного кремнезему. Частки величиною до 5 мм – вулканічний пісок. Вулканічний попіл і пісок застосовують як активні домішки до цементу.

Вулканічний туф – пориста гірська порода. Складається із вулканічного попелу, ущільненого та зацементованого. Має різноманітний колір: рожевий, оранжевий, червоний, коричневий і т. і. Характеризується значною пористістю, малою густиною та теплопровідністю, добре обробляється. Застосовується для облицювання стін. Відходи добування та обробки використовують як заповнювачі легких бетонів.

Пісок – рихла суміш зерен різних порід величиною 0,14–5 мм. За складом може бути кварцовим, польовошпатовим, вапняковим, пемзовим, а за походженням – гірський схиловий, річковий, морський, дюнний. Використовується як заповнювач у розчинах і бетонах.

Гравій – суміш обкатаних уламків гірських порід розміром від 5 до 150 мм. Використовується як наповнювач для бетону.

Глинисті осадові породи – до них відносять тонко уламкові відкладення, що складаються із найдрібніших частинок каолініту, кварцу, слюди, польового шпату та ін. Застосовують як сировину для керамічної та цементної промисловості.

Піщаники – щільна гірська порода. Складається із зерен кварцу, зцементованих різноманітними природними розчинами. В залежності від виду в’яжучого розрізняють глинисті, вапнякові та кременисті. Колір жовтий, сірий та бурий. Найбільшу густину мають кременисті піщаники 2500–2600 кг/м³ , межа міцності на стискання 150–250 МПа. Має високу твердість та стійкість до витирання. Використовуються для виготовлення бутового каменя, плит для облаштування підлог промислових будівель та тротуарів, як заповнювач для бетонів.

Доломіт – щільна гірська порода. Складається із мінералів тієї ж назви. За зовнішнім виглядом та фізико-механічними властивостями схожий на щільний вапняк. Із нього виготовляють облицювальні плити, щебінь для бетону, вогнестійкі та в’яжучі речовини.

Магнезит – складається в основному із мінералів тієї ж назви. Застосовують його для виробництва вогнестійких матеріалів та в’яжучих речовин.

Гіпсовий камінь – щільна гірська порода. Складається із мінералів тієї ж назви. Є сировиною для виробництва будівельного гіпсу та гіпсових в’яжучих.

Вапняк – широко розповсюджена гірська порода. Складається в основному із мінералу кальциту. Колір та багато властивостей залежать від присутності у ньому домішок (глини, кремнезему, оксидів заліза). Чистий – має білий колір, глинисті домішки дають йому жовтуватий відтінок. Буває щільним та пористим.

Вапняк – ракушняк – пориста гірська порода. Складається із раковин та уламків, зцементованих вапняковим в’яжучим. Характеризується великою пористістю, низькою міцністю та малою теплопровідністю. Добре піддається розпилюванню. Має густину 800–1500 кг/м³ , межа міцності на стискання 1–3 МПа. Використовують у вигляді каміння і блоків правильної форми для укладення стін житлових будинків, а відходи – як заповнювач для легких бетонів.

Крейда – є слабкоцементною гірською породою. Складається із мікроскопічних раковин. Білого кольору. Використовують як білий пігмент для приготування фарб, замазок, при виробництві вапна та портландцементу.

Гнейси – за мінеральним складом схожі з гранітами, із яких вони утворилися, але відрізняються від них сланцевуватою будовою. Фізико–механічні властивості схожі до граніту. Колір світлий або барвистий. В будівництві використовуються там, де й граніти.

Глинисті сланці – утворилися із глин в результаті сильного ущільнення та дії високих температур. Колір сірий або синьо–чорний. Не розмокають у воді, легко розколюються на пластинки товщиною 4–10 мм. Такі пластинки із щільного матеріалу – довговічний покрівельний матеріал (природний шифер).

Мармур – зернисто–кристалічна гірська порода, що утворилася в результаті перекристалізації вапняків та доломітів під впливом високих температур та тиску. Чистий – має білий колір, але в залежності від домішок його колір може бути рожевим, червоним, сірим і чорним. При нерівномірному розподілі домішок має барвистий колір із різноманітними візерунками, що надають каменю декоративність. Характеризується високою густиною – 2800 кг/м³ та міцністю. Водопоглинання не перевищує 0,7%, межа міцності на стискання – 100–300 МПа. В зв’язку із невисокою твердістю порівняно легко розпилюється на тонкі плити, шліфується та полірується. Застосовують для внутрішнього облицювання стін, виготовлення сходів, підвіконь та ін. Із відходів виготовляють мозаїчні бетонні вироби. Не рекомендується застосовувати для зовнішнього облицювання споруд, тому що під впливом газів та вологи із повітря швидко втрачає свої декоративні якості.

Кварцит – метаморфічний різновид кременистих піщаників. Колір білий, червоний і темно–вишневий. Характеризується високою щільністю, крихкістю і твердістю, високою стійкістю до вивітрювання. Густина 2500–2700 кг/м³, межа міцності на стискання досягає 400 МПа. Застосовують у вигляді тесаного каменя і плит для зовнішнього облицювання будівель і споруд, а також у вигляді щебеня для бетону.