2.2 Основные определения и понятия

Минералами называют химические элементы или химические соеди­нения, образующиеся в земной коре, в водной оболочке или атмосфе­ре, имеющие более или менее определенный химический состав и фи­зические свойства. Такие минералы как алмаз (С), графит (С), зо­лото (Аu) , платина (Рt), серебро (Ag) и другие состоят из одного химического элемента. Большинство же минералов представляют со­бой соединения как постоянного так и переменного (в определенных границах) состава. Например, кварц (SiО₂), кальцит (СаСО₃), доло­мит (CaC0₃.MgC0₃).

Горными породами называют агрегаты более или менее постоян­ного минералогического состава, занимающие значительные участки земной коры. Различные горные породы располагаются определенней скоплениями, слояуи и слагают земную кору глубиной до 15-60 км. Горные породы, состоящие из одного минерала называют мономинеральными, а более чем из одного - полиминеральными. В зависимости от условий происхождения все горные породы делятся на 3 вида.

1) Магматические (синоним - изверженные, первичные) - обра­зовались при извержении и охлаждении магмы внутри земной коры (глубинные), на поверхности (излившиеся) или в результате извержения вулканов.

2) Осадочные (вторичные) - образовались а результате естест­венного разрушения горных пород под влиянием физических, механических, химических процессов, в результате жизнедеятельности рас­тений и животных.

3) Метаморфческие (видоизмененные) - образовались из магма­тических и осадочных горных пород под влиянием высоких температур и давлений.

Таблица 2.4 Генетическая классификация горных пород

Минералы магматических горных пород

Кварц SiО₂- это кристаллический оксид кремния (в отличие от аморфного опала и др.). Имеет бесцветную, молочную или желтую ок­раску. Самый твердый, прочный и химически стойкий минерал магма­тических пород. Поэтому при выветривании пород не разрушается, об­разуя кварцевые пески. Порядковые номера разновидностей кристал­лического кварца - 8, 9, 30.зо

Полевые шпаты - самые распространенные минералы магматичес­ких горных пород. Имеют различную окраску - от белого, серого до розового и темно-красного. Менее твердые, менее прочные и менее химически стойкие, чем кварц. Различают натриевые, калиевые и каль­циевые полевые шпаты, но часто они образуют между собой смеси твердых растворов. Порядковые номера полевых шпатов в коллекции: 27 - калиевый полевой шпат, 26 - лабрадор - смесь натриевого и кальциевого полевого шпата.

Слюды - водные алюмосиликаты - непрочные, нетвердые минералы, легко разрушаются на тонкие пластинки. Могут быть бесцветными -мусковит (порядковый номер 24) и темноокрашенными - биотит.

Железисто-магнезиальные силикаты. За их темный цвет (от тем­но-зеленого до черного) называют темноокрашенными минералами. Са­мыми распространенными минералами являются оливины (21), пироксены и амфиболы. Эти минералы обладают большой ударной прочностью.

2.3.1 Минералы осадочных горных пород

Механические осадки могут быть сложены из тех же минералов, что и магматические горные породы.

Другие породообразующие минералы осадочных пород делятся на 4 группы - кремнеземистые, глинистые, карбонаты и сульфаты.

Кремнеземистые минералы.

Опал (SiО₂ nН₂О) аморфный минерал. Холцедон(SiО₂) - волокнистый или скрытокристаллический, крис­таллизуется из опала. Кристаллический Кварц (SiО₂) - кристаллизует­ся из опала, холцедона или водных растворов.

Глинистые минералы - каолинит, монтмориллонит и гидрослюды.

Карбонаты.

Кальцит СаСО₃ - бесцветный или белый, а при наличии примесей - серый, желтый, розовый и др.

Доломит CaCO₃.MgCO₃ - бесцветный или белый, а при наличии примесей - желтый или бурый.

Магнезит MgCО₃ - бесцветный, белый, серый, желтый, ко­ричневый.

Сульфаты.

Гипс СаSО₄ 2Н₂О - бесцветный, белый, а при наличии примесей,- «ялтые, голубые, красные тона.

Ангидрит СаSО₄ - белый, серый, светло-розовый, светло-голубой.

Контрольные вопросы:

1. Что такое горная порода?

2. Что такое минерал?

3. Перечислите минералы шкалы твердости Мооса в порядке возрастания твердости от 1 до10.

4. Какие приспособления используют в учебной лаборатории для макроскопических исследований горных пород?

5. Какие горные породы определяют, используя раствор соляной кислоты?

Лабораторная работа №3

Ознакомление с различными видами керамических изделий. Определение качественных характеристик керамического кирпича

Цель работы: определение качества керамического (глиняно­го) кирпича качества обжига, соответствие размеров и формы кирпича, требованиям ГОСТа, марки, средней плотности, водопоглащения

3.1 Оценка качества по форме, размерам, внешнему виду, определение степени обжига (СТБ 1160-99)

Оборудования и материалы: мерная металлическая линейка, угольник, эталон кирпича нормального обжига. Образцы кирпича.

Проведение испытаний. Для оценки соответствия кирпича требованиям СТБ 1160-99 их осматривают, оценивают форму и определяют линейкой размеры по длине, ширине, толщине, непрямолинейность ребер и граней, отбитости углов, отбитости и притупленности ребер, длину сквозных трещин, степень обжига.

Кирпич должен иметь форму прямоугольного параллелепипеда с ровными гранями на лицевых поверхностях. Допускается изготовление кирпича с закругленными углами радиусом до 15 мм. Поверхность граней может быть рифленой.

Пустоты в кирпиче могут быть сквозными и несквозными. Толщина наружных стенок кирпича должна быть не менее 12 мм.

Линейные размеры кирпича, размеры трещин замеряют линейкой с точностью до 1 мм. Каждую грань измеряют в трех местах (по краям и середине) и за окончательный результат принимают среднее арифметическое значение из трех измерений.

Допускаемые отклонения от стандартных размеров отдельного образца кирпича, изготовленного из глинистых пород, не должны превышать: по длине - Δ5 мм, по ширине - Δ4 мм, по толщине - Δ3 мм. Непрямолинейность ребер и граней кирпича не должна превышать по постели 3 мм, по ложку 4 мм. Допускаемые отклонения отдельного образца кирпича из кремнезистых пород не должны превышать по длине Δ7 мм, по ширине Δ5 мм, по толщине кирпича Δ3 мм. Непрямолинейность ребер и граней определяют металлической линейкой и угольником, как это показано на рисунке 1.

Величину отбитости и притупленность определяют измерением просвета между поверхностью образца и гранью приложенного к образцу металлического угольника (рисунок 1).

Допускается не более двух отбитостей углов глубиной от 10 до 15 мм и двух отбитостей (притупленностей) ребер глубиной не более 5 мм или длиной по ребру от 10 до 15 мм. Общее количество кирпича с отбитостями, превышающее допустимые значения, не должно быть более 5%.

Величину отбитости и притупленности определяют измерением просвета между поверхностью образца и гранью приложенного к образцу металлического угольника (Рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 Схема измерения искривлений поверхности и отбитости углов кирпича

Таблица 3.1Оценка качества кирпича

Количество трещин в кирпиче ограничивается, так как они понижают физико-механические свойства изделия. Допускается на ложковой и тычковой гранях не более чем по одной сквозной трещине протяженностью до 30 мм по постели полнотелого кирпича или не более чем до первого ряда пустот для пустотелого кирпича. Полнотелый кирпич, имеющий сквозную трещину более 30 мм, или пустотелый кирпич со сквозными трещинами более чем до первого ряда пустот в половину ложковой и тычковой грани, а также изделия, состоящие из парных половинок, относятся к половняку. Содержание его в партии допускается не более 5%.

Недожог или пережог кирпича является браком и запрещается к поставке потребителю. Степень обжига определяют сравнением отобранных образцов с эталоном кирпича нормального обжига, полученного с завода-изготовителя и хранящегося в лаборатории. Недожженные изделия имеют низкую прочность и морозостойкость, пережженные - повышенную прочность, но теплопроводны.

Результат испытаний записывают в Таблицу 3.3.1.

3.2 Определение средней плотности (ГОСТ 7025-91)

По средней плотности (г/см³) кирпичи подразделяют на эффективные со средней плотностью для кирпича до 1,4, условно эффективные со средней плотностью кирпича от 1,4. Обыкновенный кирпич имеет среднюю плотность выше 1,6 г/см³. Чем меньше средняя плотность материала, тем меньше его коэффициент теплопроводности, то позволяет уменьшить толщину стены.

Оборудования и материалы: используемые образцы кирпича, измерительная линейка, технические весы, сушильный шкаф.

Проведение испытаний. Среднюю плотность кирпича с учетом пор и пустот определяют на трех кирпичах, предварительно высушенных до постоянной массы при температуре 105..110⁰С. Образцы должны соответствовать требованиям стандарта по форме. Внешнему виду и размерам.

Кирпич взвешивают, затем измеряют размеры и длину, ширину, и толщину с точностью до 1 мм. Каждый линейный размер вычисляют как среднее арифметическое значение из трех измерений каждой стороны, по краям и посередине. Умножая длину на ширину и толщину, вычисляют его объем.

Обработка результатов. Среднюю плотность. Отдельного образца вычисляют по формуле:

где ρ_с- средняя плотность, г/см³; m- масса образца, высушенного до постоянной массы, г; V_c- объем образца, см³.

Среднюю плотность материала вычисляют как среднее арифметическое значение результатов испытания трех образцов с погрешностью до 0,01 г/см³. Полученные данные записывают в таблицу 2.

Таблица 3. 2 Определение средней плотности