Р из осадочных пороДис. 2.3. Генетическая классификация горных пород.

Генетическая классификация горных пород представлена на рис. 2.3, в соответствии с ней породы делятся на три группы:

Магматические (первичные) породы образовались при извержении магмы из недр земли. При застывании магмы на разной глубине в земной коре образовались глубинные горные породы: граниты, сиениты, диориты, габбро и др. Они имеют плотное кристаллическое строение, так как остывание магмы происходило медленно и под большим давлением.

Гранит – зернисто-кристаллическая порода (рис.2.4), состоящая из трех основных минералов: кварца (20…40%), полевых шпатов (40…70%), слюды (5…20%); строительные свойства гранита очень высоки: плотность 2600…2700 кг/м³, предел прочности при сжатии – 100-250 МПа.

Прочность при растяжении в30…40 раз ниже, чем при сжатии. Малая пористость и низкая водопроницаемость обуславливают высокую морозостойкость (F>1000). Они обладают высокой твердостью (>6 по шкале Мооса), химической стойкостью, обладают высокими декоративными свойствами, особенно после полировки. Серый, розовый, темно-красный цвет гранитов определяется прежде всего цветом полевого шпата. Применяют его для облицовки зданий и сооружений.

Сиенит – аналог гранита но в нем отсутствует кварц, его называют бескварцевым гранитом.

Диорит – мелко-кристаллическая порода темно-серого цвета, состоящая в основном из полевых шпатов (примерно 75%) и темноокрашенных минералов. Отличается повышенной прочностью, высокой ударной вязкостью, что обуславливает ее применение в дорожном строительстве.

Габбро – крупнокристаллическая порода темносерого, темнозеленого до черного цветов. Характеризуется высокой морозостойкостью, стойкостью против выветривания.

Излившиеся породы образовались при застывании магмы на поверхности: порфиры, диабазы, базальты и др. В результате извержения магмы вместе с парами и газами образовались пористые горные породы: вулканические пеплы, пемзы, рыхлые туфы.

Излившиеся плотные породы имеют аморфную (стекловидную) или слабозакристаллизованную структуру. Для них характерна порфировая структура (рис.2.5), представляющая из себя вкрапления кристаллов в аморфной массе. Каждая излившаяся порода является аналогом глубинной породы:

• кварцевый порфир – аналог гранита, имеет вкрапления кристаллов кварца, очень декоративен;

• порфирит – аналог диорита, имеет вкрапления кристаллов полевых шпатов;

• базальт – аналог габбро, имеет стекловатую или скрытокристаллическую структуру, прочность при сжатии достигает 500 МПа, очень твердый и хрупкий. Одна из самых распространенных излившихся пород, применяется для производства щебня, для каменного литья, получения минеральной ваты (базальтовое волокно).

Излившиеся пористые породы встречаются в виде порошкообразных, кусковых или сцементированных отложений. Вулканический пепел и песок состоят из мелких стеклообразных частиц, обладающих гидравлической активностью. Они используются как минеральные активные добавки при производстве вяжущих, в частности портландцемента. В Древнем Риме пепел вулкана Везувий применялся для повышения водостойкости бетонов на извести. Добавки из вулканических пород получили название «пуццолана» по названию местечка у подножия вулкана. Отсюда произошло название «пуццолановый цемент».

Пемза – пористая горная порода в виде кусков размером 5…100 мм, плотностью 500…1000 кг/м³. Высокая (до 80%) пористость обуславливает низкую теплопроводность – 0,14…0,23 Вт/(м^оС). Пемзу используют для производства легких бетонов, минеральных вяжущих и тд.

Вулканические туфы – образовались в результате цементации пеплов. Это пористая горная порода с низкой плотностью (_о=800…1800 кг/м³), теплопроводность в 1,5…2 раза ниже, чем кирпича; замкнутая пористость обуславливает высокую морозостойкость. Цвет туфов очень разнообразный – от красно-оранжевых до коричнего-лиловых оттенков. Туфы используют как облицовочный материал, как эффективный материал для кладки стен. Особенно широко представлен туф в архитектуре столицы Армении Ереване, где находится крупнейшее месторождение туфов.

Осадочные (вторичные) породы образовались из магматических пород в результате процессов выветривания и разрушения (обломочные породы), химического выпадения осадков из воды (хемогенные породы), а также в результате жизнедеятельности растений (органогенные породы).

Механические осадочные горные породы бывают рыхлые (песок, гравий, глина) и сцементированные (брекчии, конгломераты, песчаники). Так, кварцевый песок образуется при выветривании гранита, когда более слабые частицы (полевой шпат) разрушились, а кварц как наиболее химически стойкий материал сохранился.

Сцементированные осадочные породы образовались из рыхлых осадков, сцементировавшихся природным цементом. Так, из зерен песка образовались песчаники, из зерен гравия - конгломераты, из зерен природного щебня – брекчии.

Органогенные породы – в основном состоят из карбонатов кальция (кальцит, СаСО₃), из аморфного кремнезема (SiO₂·nН₂О ). К ним относятся известняки плотные, содержащие, кроме кальцита, примеси магнезита, глины, кремнезема. Цвет известняков в зависимости от примесей: белый, желтоватый светло-серый, серовато-кремовый. Прочность известняков составляет 10…100 МПа, твердость небольшая (3…3,5), что обуславливает его хорошую обрабатываемость. Морозостойкость нуждается в постоянном контроле, т.к. может изменяться в широких пределах в зависимости от пористости, степени цементации, примесей

Известняки – одна из важнейших пород для строительной индустрии: их используют для производства щебня, извести, цемента. Издавна они использовались для возведения зданий, облицовки (Москва – «белокаменная», Белград). Известняк-ракушечник – пористая порода, состоящая из панцирей и раковин моллюсков, сцементированных известковым цементом. Плотность – 900-2000 кг/м³, прочность при сжатии 0,5-0,15 МПа, обладает низкой теплопроводностью, хорошо поддается распиловке; из него изготавливают стеновые блоки; облицовочные блоки.

Мел – землистая горная порода, состоящая из мельчайших обломков раковин и скелетов морских микроорганизмов, состоит почти из чистого кальцита (СаСО₃). Обладает низкой прочностью. Используют при производстве извести, цемента, стекла, при производстве лакокрасочных материалов.

Хемогенные осадочные породы – образовались, главным образом, при испарении вод, содержащие минеральные соли: сульфаты, карбонаты кальция, магния и др.

Гипс – горная порода белого или серого цвета, состоящая из минерала того же названия (СаSO₄·2Н₂О), обладает невысокой водостойкость, низкой твердостью. Применяют для получения гипсовых вяжущих, изготовления поделок и др.

Ангидрит – плотная порода белого цвета с голубым или серым оттенком, состоит из минерала ангидрита СаSО₄, легко выветривается, превращаясь в гипс. Используют для получения ангидритовых вяжущих, внутренней отделки, скульптурных работ и т.п.

Магнезит – порода сероватого цвета. Состоит из минерала магнезита MgCO₃, используют при производстве магнезиальных вяжущих, огнеупоров.

Доломит – порода сероватого цвета, состоящая из минерала доломита СаСО₃·MgCO₃, примесей глины, оксидов железа и др. По структуре и свойствам близок к плотным известнякам. Его применяют при производстве магнезиальных вяжущих, щебня и др.

Метаморфические (видоизмененные) породы образовались из магматических и осадочных горных пород под воздействием давления, повышенных температур, минерализованных вод. В результате этих воздействий они существенно изменили структуру и свойства, не изменив практически свой химический состав. Продуктом метаморфизма гранита являются гнейсы, известняка – мрамор, кремнистого известняка – кварциты.

Мрамор – состоит из плотно сросшихся между собой кристаллов кальцита (СаСО₃), иногда с примесями доломита (СаСО₃·MgCO₃), без цементирующего вещества. Он образовался в земной коре из известняков под действием выских температур и давления. Имеет высокую плотность и прочность, водопоглощение менее 1%. Твердость мрамора всего 3…3,5, это обуславливает его легкую обрабатываемость. Полированные плиты из мрамора широко применяют для отделки гражданских и общественных зданий и сооружений. Мраморы имеют характерный «мраморовидный» рисунок с цветовой палитрой от белого до черного цветов. Цвет мрамора зависит от минералов, кристаллизовавшихся в нем в процессе метаморфизации – гематита, хлорита, лимонита и др. Особенно ценится итальянский мрамор имеющий большое многообразие цветовой гаммы. К недостаткам мрамора можно отнести:

• низкую твердость, он плохо сопротивляется истирающим нагрузкам, поэтому он не рекомендуется для полов с большой интенсивностью движения;

• низкая влаго- и кислотостойкость, поэтому он не рекомендуется для наружных облицовок, т.к. в атмосфере городов всегда присутствуют окиси SO₃ и CO₂, легко превращающиеся к кислоту.

Кварциты – образовались из кремнистых песчаников, состоят из сросшихся между собой кристаллов кварца. Они прочны, стойки к выветриванию, кислотостойки. Высокая твердость (7) затрудняет их обработку. Встречаются белого, красного, вишневого цветов. Применяют для облицовки, для ответственных частей зданий и сооружений, для производства огнеупоров, щебня.

Гнейсы – слоистая порода, образовавшаяся из гранита путем его перекристаллизации под действием высоких температур и давления. Сланцеватое строение облегчает их добычу и обработку, они легко раскалываются слоями. Из них изготавливают плиты для облицовки набережных, полов и др. целей.

В таблице 2.3 представлены свойства основных горных пород. Номенклатура материалов из природного камня включает блоки, плиты, архитектурно-строительные изделия, изделия специального назначения (для гидротехнических сооружений, мостов, тоннелей, дорожного строительства). Различают три основных вида обработки камня:

• резание - наиболее современный процесс обработки камня с помощью твердосплавных, алмазных, карборундовых инструментов;

• скалывание - обработка с помощью скалывающих инструментов с получением рельефа, повышающего декор ативный эффект;

• шлифование - придание поверхности камня гладкости, в плоть до зеркального блеска;

Таблица 2.3