Значение и классификация природных каменных материалов
Природными (естественными) каменными называются материалы и изделия, получаемые механической обработкой горных пород. Природные каменные материалы, называемые обычно нерудными, широко используются в строительстве. Их доля в затратах на строительство превышает 20 %. Они используются как непосредственно (для возведения фундаментов, стен, облицовки зданий и сооружений, настила полов и др.), так и для получения других материалов (стекла, бетонов, растворов, керамики и др.). Природные каменные материалы добываются посредством проведения горных работ. Породы небольшой и средней твердости выпиливают из массива при помощи камнерезных машин, а твердые породы добывают буро-клиновым (выколкой) или буро-взрывным способами. Разрабатываемые месторождения называются карьерами, а образующиеся при этом пустоты — выработками. После добычи часть каменных материалов приобретает товарный вид непосредственно в карьерах (песок, щебень, бутовый камень). Значительная их часть перевозится на камнеобрабатывающие заводы, где они посредством распиловки, шлифования и полирования приобретают заданные размеры, форму (фасонные детали) и фактуру лицевой поверхности. В зависимости от степени обработки каменные материалы и изделия подразделяются на грубообработанные (щебень, гравий, бутовый камень), пиленые штучные изделия (плиты, блоки) и архитектурные детали различной формы. По назначению различают каменные материалы и изделия для кладки, наружной и внутренней облицовки, устройства кровли, дорожных покрытий и полов, производства бетона и других безобжиговых материалов, жаро- и химически стойких материалов и изделий, возведения гидротехнических сооружений. По признаку потребления природные каменные материалы могут быть классифицированы на строительные и облицовочные материалы из массивных горных пород (облицовочные, декоративные, кислотоупорные, огнеупорные, дорожные и стеновые, штучные камни, щебень, гравий, а также песчаные, песчано-гравийные и песчано-галечные материалы из рыхлых осадочных пород для бетонов, растворов и дорожных работ). По объемной массе строительные материалы и изделия из природного камня подразделяются на тяжелые (более 1800 кг/м3) и легкие, по пределу прочности на сжатие — на марки М4, ..., Ml000 (от 4 до 1000 МПа), по морозостойкости — на марки Мрз10, ..., Мрз500, а по степени водостойкости (коэффициенту размягчения) — на материалы со значением этого показателя от 0,6 до 1. Классификация и основные свойства важнейших горных пород В основе классификации горных пород лежит разработанный M. В. Ломоносовым принцип деления, учитывающий условия их образования. В соответствии с этим горные породы подразделяются на изверженные, или магматические (первичные), осадочные (вторичные) и метаморфические (видоизмененные). Изверженные породы образовались в результате охлаждения и затвердевания магмы. Так, массивные глубинные породы образовались при затвердевании магмы, которое происходило в глубинах земной коры при высоком давлении. Им характерны ярко выраженное кристаллическое строение, высокая плотность, прочность на сжатие, морозо- и атмосферостойкость, хорошая шлифуемость и полируемость. К массивным глубинным породам относятся гранит (серого, красного или красно-коричневого цвета), сиенит (несколько темнее гранита), диориты (серого или темно-зеленого цвета), габбро (серого, от темно-зеленого до черного цвета), лабрадорит (черного цвета). Они применяются в качестве облицовочного материала, мозаичных плит для пола, бортового камня, щебня и др. Массивные излившиеся породы являются продуктами быстрого охлаждения магмы в верхних слоях земной коры или на ее поверхности. По свойствам и химико-минералогическому составу они аналогичны массивным глубинным породам, но кристаллическая структура у них менее выражена. К этой группе природных каменных материалов относятся кварцевый и бескварцевый порфир, трахит, диабаз, базальт, порфирит и андезит. Массивные излившиеся породы используются в виде штучных камней, щебня, плит, брусчатки, в качестве сырья для каменного литья (диабаз и базальт) и др. Изверженные обломочные породы образовались в результате быстрого охлаждения магмы. Пузырьки газов, оставшиеся в толще охлажденной магмы, придают этим породам стеклообразное пористое строение. Обломочные рыхлые породы (пемза, вулканические пески и пеплы) используются в качестве активных добавок при изготовлении минеральных вяжущих веществ, а также как теплоизоляционный и абразивный материал (пемза). Обломочные цементированные породы образовались в результате охлаждения смеси лавы, пеплов и песков. Они имеют стекловидное строение и применяются в качестве крупных стеновых блоков (туфы), песка или щебня для легких бетонов и растворов, активных добавок к минеральным вяжущим веществам, облицовочного материала и др. Осадочные породы образовались в результате разрушения изверженных пород под воздействием воды, ветра, температуры, давления, углекислого газа и других атмосферных факторов — механические отложения, осаждения солей в высыхающих водоемах — химические осадки или скопления органических осадков — органогенные отложения. Осадочные породы применяются в качестве облицовочного материала внутренних частей здания и сырья для производства минеральных вяжущих веществ (гипс, ангидрит, мел и др.), огнеупорных изделий (магнезит, доломит), облицовочных плит, щебня, штучных камней (доломит, ракушечник, песчаники, брекчия), теплоизоляционных материалов (диатомит, трепел) и др. Метаморфические породы образовались в результате преобразования осадочных и изверженных пород под действием высоких температур и больших давлений. Они отличаются слоистым строением, обладают высокой плотностью, прочностью и атмосферостойкостью. Из них изготавливают облицовочные плиты и архитектурные детали (мрамор), плиты для облицовки каналов, набережных, кладки фундаментов, устройства тротуаров (гнейсы), плитку для кровли (глинистые сланцы) и др. Свойства природных каменных материалов определяются их минералогическим составом. Минерал — это природное тело, образовавшееся в результате физико-химических процессов на поверхности или в глубинах земли и обладающее однородным химическим составом, строением и свойствами. По распространению в природе все минералы подразделяются на породо- и рудообразующие, второстепенные и редкие (драгоценные камни, самородные металлы и др.). Наиболее важными породо- и рудообразующими минералами являются кварц, полевые шпаты, слюды, асбест, кальцит, магнезит, доломит, гипс, ангидрит, корунд и др. Кварц (SiO2) — наиболее распространенный в земной коре минерал молочно-белого или серого цвета. Он обладает высокой твердостью, прочностью (Rсж — до 2000 МПа), атмосферной и химической стойкостью (кроме плавиковой кислоты). Его плотность 2650 кг/м3, температура плавления 1723°C. В природе встречается в виде кварцевого песка, горного хрусталя или входит в состав горных пород. Полевые шпаты — это алюмосиликаты натрия, калия и кальция плотностью до 2900 кг/м3, температура плавления 1100—1500°C. Их прочность и химическая стойкость значительно ниже кварца. Под действием влаги и углекислого газа полевые шпаты легко разрушаются (выветриваются). Слюды — алюмосиликаты сложного состава и слоистой структуры. Их разновидностями являются биотит (непрозрачный темноокрашенный минерал) и мусковит (прозрачный минерал). Плотность слюд 2700—2300 кг/м3. Отличительная особенность слюд — расщепляемость на тонкие, упругие пластинки, высокие диэлектрические свойства, термостойкость, тепло- и звукоизоляционность. Асбест — водный силикат магния и железа, отличающийся волокнистой структурой, диэлектрическими свойствами, огнестойкостью (температура плавления около 1500°C), кислото- и щелочестойкостью. Наибольшее значение имеет хризотил-асбест. Кальцит (известковый шпат СаСО3) — минерал плотностью 2700—2800 кг/м8. Он легко растворяется в воде и кислотах. Является основным породообразующим минералом известняка, туфа, мела и мрамора. Магнезит (MgCO3) по своим свойствам близок к кальциту. В природе встречается значительно реже, более тверд и менее растворим, чем кальцит. Доломит (MgCO3·CaCO3) по свойствам занимает промежуточное положение между кальцитом и магнезитом. Гипс (CaSO4·2H2O) — это мягкий минерал обычно белого цвета плотностью 2300 кг/м3. Легко растворяется в воде. Ангидрит (CaSO4) — минерал плотностью 2800— 3000 кг/м3, представляющий собой безводную разновидность гипса. Корунд — один из наиболее твердых минералов. Мелкозернистый корунд с примесями других минералов называют наждаком. Прозрачными разновидностями корунда являются рубин, сапфир и другие драгоценные камни.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Значение и классификация природных каменных материалов» з дисципліни «Товарознавство сировини і матеріалів»
