10. Природные композиционные материалы (пкм)

Это материалы и изделия, получаемые механической обработкой (дроблением, раскалыванием, распиливанием) горных пород.

Иногда горные породы добывают и используют без обработки (песок, гравий, глина).

СМ из ПКМ полностью сохраняют свойства исходных горных пород.

Горные породы – это минеральные агрегаты, состоящие из:

- одного минерала (мономинеральные – кварцевый песок, магнезит)

- несколько минералов (полиминеральные – гранит, базальт)

Минерал – это природное тело, однородное по химическому составу, строению и физическим свойствам, образующийся в результате физико-химических процессов на поверхности или в глубине земли.

Большинство материалов являются каменными материалами, но существуют и жидкие – ртуть, газообразные.

Основное свойство минералов – это твердость.

Спаяность – это способность минералов раскалываться по определенным направлениям сеткам кристаллической решетки.

Виды:

1 весьма совершенная (минералы легко расщепляются по плоскостям спаянности) слюда

2 совершенная (минералы раскалываются практически всегда по плоскостям спаянности) каменная соль

3 несовершенная (расщепление происходит не обязательно по плоскостям спаянности) апатит

4 отсутствует, (минералы раскалываются по неопределенным направлениям, и дает неровную поверхность излома) кварц

Группы породообразующих минералов

1 Кремнеземы

2 Амоносиликаты

3 Железисто-магнизиальные силикаты

4 Карбонаты

5 Сульфаты

Таблица 1

Группа	Минерал	Плотность г/см	твердость по шкале Мосса	Прочность при сжатии, МПа	Породы в которые входят	Примечание
Кремнеземы	Кварц	2,65	7	1000 – 2000	Кварцевый песок, опал, халцедон	Спайность отсутствует, стоек к истиранию, стоек к кислотам, плав-вой к-ты t = 1720 °С
Алюмосиликаты	Полевые шпаты	2,5 –2,9	6 – 6,5	120 – 170	Гранит, габбро, ортоклаз, каолинит	Минерал разрушается под воздействием окружающей среды атмосферные осодки+Со
	Слюда	2,76-3,2	2 – 3	-	Биотит, мусковит, вермикулит
Железисто - магнезиальные силикаты	Авгит, роговая обманка, оливин	3,1 - 3,6	5,5 – 7,5	-	Габбро, базальт, диабаз, хризолит, асбест	Все минералы за исключением оливина стойкие к выветриванию
Карбонаты	Кальцит СаСо	2,7 –2,8	3	-	Мел, известняк, известковый туф	Хрупкий, обладает совершенной спаянностью, р-ся в кислотах с выделением Со , а т-же может р-ся в воде, содер-й Со
	Магнезит MgСо , доломит СаСо ,MgСо	2,9 –3,1	3,5 - 4	-	Мрамор, известняк, магнезит	Может рас-я в HCL только при нагревании доломит плохо р- ся даже в воде
Сульфаты	Гипс СаSo *H O	2,3	3	-	Алебастр, селенит	Селенит это материал волокнистого строения, алебастр - зернистого
	Ангидрит СаSo	2,8 –3,0	3,0-3,5	-	Ангидрит	При увлажнении может переходить в гипс с увел-м в объеме

Классификация горных пород по генезису

- изверженные, или магматические (первичные)

- осадочные (вторичные)

- метаморфические (видоизмененные)

Классификация ПКМ

По эксплуатационным свойствам:

1 По плотности:

- легкие (р менее 1,8 г/см )

- тяжелые (р более 1,8 г/см )

2 Марки по прочности на сжатие (МПа):

Легкие ПКМ 0,4 – 20 МПа

Тяжелые ПКМ 30 – 100 МПа

3 Марки по морозостойкости (F):

10, 15, 35, 100, 150, 200, 300, 800

Высокую морозостойкость имеют плотные камни с равномерно зернистой структурой

4 Водостойкость (характеризуется коэ – том размягчения)

Для гидротехнических сооружений и фундаментов коэ-т д.б не менее 0,8 для стеновых материалов не ниже 0,6.

5 Истераемость повышенной износостойкостью должны обладать материалы, используемые для покрытия дорог, полов и лестниц.

В основном используют среднезернистые материалы.

6 Огнестойкость зависит от минерального состава камня некоторые минералы при нагревании разлагаются (гипс при 100 °С, известняк при 900 °С), другие материалы при пожаре растрескиваются (полиминеральные породы – гранит или порфирит)