8 Вопрос

Химические свойства

Химические свойства характеризуют способность материала к химическим превращениям под воздействием веществ, с которыми он находится в соприкосновении. Химические свойства материалов весьма разнообразны, основные из них - химическая и коррозионная стойкость.

Химическая стойкость - способность материалов противостоять разрушающему влиянию щелочей, кислот, растворенных в воде солей и газов.

Коррозионная стойкость - свойство материалов сопротивляться коррозионному воздействию среды.

Многие материалы, применяемые в строительной промышленности, не обладают этими свойствами. Так, почти все цементы плохо сопротивляются действию кислот, древесина не стойка к воздействию как кислот, так и щелочей, практически все изделия из металлов подвержены в той или иной степени воздействию коррозии. Лучше сопротивляются воздействию кислот и щелочей материалы из пластмасс или стекловолокна.

9 Вопрос

Горные породы и их классификация

Природными каменными материалами называют строительные материалы, получаемые из горных пород за счет применения лишь механической обработки (дробления, раскалывания, распиливания, шлифования, полирования и др.). В результате такой обработки природные каменные материалы почти полностью сохраняют физико-механические свойства горной породы, из которой они были получены.

Горные породы представляют собой природные агрегаты минералов более или менее постоянного состава, образующие самостоятельные геологические тела, слагающие земную кору. Горные породы, состоящие из одного минерала, называют простыми, или мономинеральными, а породы из нескольких минералов называют сложными, или полиминеральными. Минерал (от латинского mineга - руда) - природное тело, приблизительно однородное по химическому составу и физическим свойствам, образовавшееся в результате различных физико-химических процессов, происходящих в земной коре. Каждый минерал характеризуется определенными химическим составом и физико-механическими свойствами.

Природные каменные материалы начали применять несколько тысячелетий назад. Украина располагает богатыми запасами разнообразных природных каменных материалов.

Природные каменные материалы широко применяют в строительстве, они являются также основным сырьем для получения минеральных вяжущих веществ и искусственных каменных материалов.

По происхождению горные породы разделяют на три группы: магматические (изверженные), осадочные и метаморфические.

Магматические. Глубинные горные породы (граниты, сиениты, диориты и др.) образовались в результате медленного остывания магмы в толще земной коры под значительным давлением верхних слоев. В таких условиях горные породы приобрели равномерную кристаллическую структуру в результате того, что крупные зерна различных минералов прочно срослись между собой.

Излившиеся горные породы (базальты, андезиты, диабазы и др.) образовались при быстром остывании магмы на поверхности земли. В таких условиях не происходила полная кристаллизация остывающей магмы. В зависимости от условий образования излившиеся горные породы имеют мелкозернистое, скрытокристаллическое или аморфное строение. Если же из вязкой магмы медленно выделялись газообразные продукты, образовывались пористая или пемзообразная структуры. Кроме того, к изверженным горным породам относятся обломочные породы, которые образовались из мельчайших частиц раздробленной лавы, выброшенной на поверхность земли при извержении вулканов. Эти отложения остались в рыхлом состоянии (вулканический пепел, пемза) либо при наличии природных цементирующих веществ и под давлением вышележащих слоев превратились в плотные цементированные породы (вулканический туф).

Осадочные горные породы. По характеру образования и составу осадочные горные породы делят на : обломочные (механические отложения - брекчии, конгломераты, пески и др.), глинистые, хемогенные (доломит, магнезит) и органогенные (известняки, мел).

Метаморфические или видоизмененные горные породы. При их образовании происходила перекристаллизация минералов без их плавления, способствовавшая повышению плотности образовавшихся пород по сравнению с исходными. Как правило метаморфические горные породы имеют сланцевое строение, но могут сохранять структуру первичных пород.

Горные породы, применяемые в строительстве

Условия образования горных пород в значительной мере предопределяют характер их строения. В то же время от строения зависят основные свойства, следовательно, и область применения горных пород в строительстве.

Глубинные магматические горные породы характеризуются высокой плотностью, морозостойкостью и малым водопоглощением. Основные виды глубинных горных пород - гранит, диорит, габбро, лабрадорит.

Гранит - плотность в среднем 2700 кг/м³, пористость всего 0,5-1,5%, предел прочности при сжатии - 100 - 250 МПа. Гранит характеризуется высокой морозостойкостью и малым водопоглощением, большим сопротивлением выветриванию, хорошо обтесывается, шлифуется и полируется, однако отличается хрупкостью и невысокой огнестойкостью.

Гранит применяют для облицовки зданий и сооружений, из него изготовляют бортовые камни, ступени и другие изделия, а также щебень для высокопрочного бетона.

Габбро - темно-серая, черная или темно-зеленая с оттенками порода, плотностью 2800-3100 кг/м³, предел прочности при сжатии - 200-350 МПа. Габбро имеет высокие вязкость и стойкость против выветривания. Изделия из габбро применяют в дорожном строительстве.

Порфиры характеризуются порфировой структурой, т.е. наличием "вкрапленников" в основной мелкозернистой массе. Цвет порфиров изменяется от красно-бурого до серого с разнообразными оттенками, плотность - 2400- 2500 кг/м,³ предел прочности при сжатии - 120-180 МПа. Порфиры применяют в дорожном строительстве и для изготовления облицовочных плит. Месторождения порфиров имеются в Крыму.

Диабаз - цвет его темно-серый, часто с зеленоватым оттенком, плотность - 2800 - 3000 кг/м³, предел прочности при сжатии - 200 - 300 МПа. Диабаз отличается высокой твердостью, вязкостью и долговечностью. Он является хорошим материалом для устройства дорожных покрытий, получения щебня. Диабазы добываются в Украине.

Базальт по химическому составу так же, как и диабаз - аналог габбро, он имеет темно-серый цвет, высокие плотность и долговечность. Плотность базальта доходит до 3300 кг/м³, предел прочности при сжатии иногда достигает 400 МПа и более. Базальт с трудом поддается обработке, но хорошо полируется. Из него изготовляют разнообразные дорожные материалы. Добывают базальт в Украине, на Кавказе и Дальнем Востоке.

В качестве примера обломочных рыхлых магматических пород можно назвать вулканический пепел и пемзу, а цементированных пород - вулканический туф.

Вулканический пепел представляет собой порошкообразные частицы вулканической лавы, состоящие в основном из аморфного кремнезема. Частицы крупностью до 5 мм называют вулканическим песком. Вулканический пепел и песок применяют в качестве добавок к цементам.

Пемза - пористая порода светло-серого цвета, по внешнему виду похожая на застывшую пену. Плотность ее 400-600 кг/м³, предел прочности при сжатии - 2-4 МПа. Пемза залегает в виде частиц размером от 5 до 30 мм. Применяют ее как заполнитель для легких бетонов.

Вулканический пепел, пемза и другие пористые вулканические породы в Украине не встречаются .

Вулканический туф - пористая горная порода, состоящая из вулканического пепла, уплотненного и сцементированного. Туфы имеют разнообразную окраску: розовую, оранжевую, красную, коричневую и др. Они характеризуются значительной пористостью, малой плотностью и теплопроводностью, достаточной прочностью и долговечностью, хорошо обрабатываются. Эти качества туфов позволяют успешно применять их для облицовки стен зданий; отходы добычи и обработки туфов после дробления и фракционирования используют в качестве заполнителей легких бетонов. Залежи вулканических туфов имеется в Армении, Грузии и на Дальнем Востоке.

Обломочные осадочные горные породы как рыхлые (песок и гравий), так и сцементированные (песчаники, конгломераты, брекчии) находят широкое применение в строительстве.

Песок представляет собой рыхлую смесь зерен различных пород крупностью 0,14-5 мм. По составу песок может быть кварцевым, полевошпатовым, известняковым, пемзовым и др., а по происхождению - горным, овражным, речным, морским, дюнным и др. Используют песок в качестве заполнителя в растворах и бетонах.

Гравий - смесь окатанных обломков горных пород размером от 5 до 150мм служит заполнителем для бетона.

К глинистым осадочным горным породам относят тонкообломочные отложения, состоящие из мельчайших частиц каолинита, кварца, слюды, полевого шпата и др. Применяют их как сырье для керамической и цементной промышленности.

Песчаники - плотная горная порода, состоящая из зерен кварца, сцементированных различными природными растворами. В зависимости от вида связующего различают песчаники глинистые, известняковые и кремнистые. Физико-механические свойства песчаников зависят от вида цементирующего вещества, крупности и формы сцементированных зерен. Цвет песчаников желтый, серый и даже бурый. Наибольшими плотностью и прочностью обладают кремнистые песчаники, их плотность 2500-2600 кг/м³, предел прочности при сжатии - 150- 250 МПа, они отличаются также высокими твердостью и стойкостью к истиранию.

Из песчаников выполняют бутовые камни, плиты для устройства полов промышленных зданий и тротуаров, щебень для бетонов и другие изделия. Песчаник наряду с песком, гравием и глиной имеется во многих районах нашей страны.

К осадочным хемогенным породам относят доломит, магнезит, гипс, ангидрит.

Доломит - плотная горная порода. По внешнему виду и физико-механическим свойствам доломит очень похож на плотный известняк. Из него изготовляют облицовочные плиты щебень для бетона, огнеупоров и минеральных вяжущих веществ. Месторождения доломита имеются в Донецкой области.

Магнезит применяют для производства вяжущих веществ и огнеупорных материалов.

Гипсовый камень является плотной горной породой, состоящей в основном из минерала того же названия. Гипсовый камень является сырьем для производства строительного гипса и гипсовых вяжущих.

Из органогенных осадочных пород в строительстве используют плотный известняк, известняк-ракушечник, мел, трепел, диатомит.

Известняк является широко распространенной горной породой, состоящей в основном из минерала кальцита. Цвет известняка и многие его свойства зависят от наличия в нем примесей (глины, кремнезема, оксидов железа и др.). Так, чистый известняк имеет белый цвет, а глинистые примеси придают ему желтоватый оттенок. Порода, состоящая из примеси известняка и глины, называется мергелем. Известняки бывают плотными и пористыми.

Плотные известняки состоят из мелких сцементированных зерен кальцита. Плотность их колеблется от 1800 до 2600 кг/м³, предел прочности при сжатии до 180 МПа. Плотные известняки морозостойки, из них изготовляют плиты и камни для наружной облицовки стен, щебень для бетона, их используют также в качестве сырья для получения извести и портландцемента.

Известняк-ракушечник - пористая горная порода, состоящая из раковин и их обломков, сцементированных известняковым вяжущим. Ракушечники характеризуются большой пористостью, низкой прочностью и малой теплопроводностью; они хорошо поддаются распиловке. Известняк-ракушечник плотностью 800-1500 кг/м³ и прочностью при сжатии 1-3 МПа с успехом употребляют в виде камней и блоков правильной формы для кладки стен жилых зданий, а отходы ракушечника - в виде щебня, для легких бетонов.

Мел является слабосцементированной горной породой, состоящей из микроскопических раковин. Мел белого цвета, его используют в качестве белого пигмента для приготовления красок, замазок, а также при производстве извести и портландцемента.

Гнейсы по минералогическому составу сходны с гранитами, из которых они образовались, но отличаются от них сланцеватым строением. Окраска гнейсов светлая или пестрая. Физико-механические свойства их близки к свойствам гранитов. В строительстве гнейсы используют для тех же целей, что и граниты.

Глинистые сланцы получились из глин в результате сильного уплотнения и действия высоких температур. Цвет их серый или сине-черный. Глинистые сланцы не размокают в воде, легко раскалываются на пластинки толщиной 4-10 мм. Такие пластинки из плотных глинистых сланцев являются долговечным кровельным материалом (природный шифер).

Мрамор представляет собой зернисто-кристаллическую горную породу, образовавшуюся в результате перекристаллизации известняков и доломитов под воздействием высоких температур и давлений. Чистый мрамор имеет белый цвет, но в зависимости от примесей цвет его может быть розовым, красным, серым и даже черным. При неравномерном распределении примесей мраморы имеют пеструю окраску с различными узорами, придающими камню декоративность.

Мрамор характеризуется высокой плотностью и прочностью. Плотность его достигает 2800 кг/м³, водопоглощение не превышает 0,7 %, а предел прочности при сжатии колеблется от 100 до 300 МПа. Мрамор, в связи с его невысокой твердостью (3-4), можно сравнительно легко распиливать на тонкие плиты, шлифовать и полировать. Применяют его для внутренней облицовки стен, изготовления лестничных ступеней, подоконных досок и других изделий, которые, как правило, используют в общественных зданиях и сооружениях. Из отходов обработки мрамора - мраморной крошки изготовляют мозаичные бетонные изделия. Для наружной облицовки зданий мрамор не рекомендуется, так как под действием содержащихся в воздухе газов и влаги он быстро теряет свои декоративные качества.

Кварцит имеет цвет белый, красный и темно-вишневый. Кварцит характеризуется большой плотностью, хрупкостью и твердостью, а также высокой стойкостью к выветриванию. Плотность его 2500-2700 кг/м³ предел прочности при сжатии достигает 400 МПа. Применяют кварцит в виде тесаного камня и плит для наружной облицовки зданий и сооружений, а также в виде щебня для бетона. Большие залежи кварцита имеются в Карелии.