Природные каменные материалы и изделия

Категория:
Промышленные материалы


Природные каменные материалы и изделия

Группу природных каменных материалов составляют изделия, получаемые из горных пород. Горные породы используются как в природном виде, так и после соответствующей механической обработки (дробления, распиливания, тесания, шлифования и т. д.).

Состоят горные породы из одного или нескольких минералов. Порода, состоящая из одного минерала, называется простой, а состоящая из двух и более минералов — сложной.

Важнейшими минералами, входящими в состав горных пород, являются кварц (Si02), полевой шпат, слюда, каолинит (А1203—2Si02-2H20), кальцит (СаС03), магнезит (MgC03), доломит (CaC03-MgC03), гипс (CaS04-2H20) и др.

От состава и строения горных пород зависят их основные физико-механические и другие свойства. Большинство горных пород и материалов из них обладают высокой плотностью, прочностью, атмосферной и морозостойкостью, малым водопоглощением и т. д. Поэтому они используются для кладки и облицовки фундаментов, стен различных зданий, постройки и облицовки гидротехнических сооружений (мостов, плотин и т. д.), устройства насыпи и дорожных покрытий, железных и шоссейных дорог, а также для производства вяжущих веществ, безобжиговых и керамических изделий, стекла и т. д. Особо легкие породы применяются в качестве теплоизоляционных засыпок.

Состав и строение горных пород зависят от условий их образования. Все горные породы по происхождению подразделяются на три группы: изверженные, осадочные и видоизмененные.

Изверженные породы. Изверженные породы образовались в результате охлаждения и отвердевания огненно-жидкой массы — магмы, поднявшейся из глубин земли. Они представляют собой алюмосиликатные массы, состоящие из кварца, полевых шпатов, слюд и других темноокрашенных минералов, придающих цвет породе.

Изверженные породы делятся на массивные и обломочные.

Породы, имеющие плотное строение, относятся к массивным, более рыхлые породы относятся к обломочным.

Массивные породы делятся на глубинные и излившиеся.

Глубинные породы образовались при высоком давлении и медленном охлаждении магмы в глубине земной коры, что благоприятствовало процессу кристаллизации их минералов. Поэтому они имеют ярко выраженное кристаллическое строение, большую объемную массу — 2,6—3,2 г/см3, высокую прочность на сжатие — 130—350 МПа, атмосферостойкость и плотность, хорошо шлифуются и полируются до зеркального блеска. К ним относятся: гранит, сиенит, диорит, габбро и лабрадорит. Применяются они для фундамента и внешней облицовки зданий, сооружений, дорожных покрытий, получения щебня для бетонов и во многих других случаях, где требуется высокая прочность и атмосферостойкость.

Излившиеся породы образовались в результате быстрого охлаждения магмы, уже излившейся на поверхность или находящейся близко к поверхности. По химическому и минералогическому составу и свойствам они аналогичны глубинным породам, но отличаются от последних скрытокристаллическим строением. К ним относятся: порфиры — аналоги гранита, трахиты — аналоги сиенитов, андезиты — аналоги диоритов, диабазы и базальты — аналоги габбро.

Применяются они для мощения дорог, откосов набережных, при получении щебня для бетонов и изготовления ряда изделий для химической промышленности (плиток, сосудов и др.) методом литья.

Обломочные породы представляют собой мелкие частицы магмы, выброшенной на поверхность земли при извержении вулканов. Они целятся на рыхлые и сцементированные. Породы, оставшиеся в том виде как они образовались, называются рыхлыми, а породы, подвергшиеся влиянию цементирующих веществ и давлению, — сцементированными. Первые характеризуются высокой пористостью, малой объемной массой и невысокой прочностью на сжатие. К ним относятся вулканические пеплы — мелкие порошкообразные частицы размером до 5 мм, вулканические пески — частицы от 5 до 30 мм. Применяются они в качестве теплоизоляционных засыпок, а также в качестве щебня для производства легких бетонов.

Сцементированные породы имеют большую объемную массу и высокую прочность на сжатие. К ним относятся вулканические туфы, образовавшиеся из пеплов и песков, лава, образовавшаяся за счет попадания песка и пепла в массу до ее остывания. Характеризуются они высокой пористостью и большим содержанием кремнезема в активной форме. Применяются для кладки стен (в виде пиленых камней), в производстве вяжущих веществ (в виде гидравлических добавок), в качестве щебня для легких бетонов.

Осадочные породы. Эти породы образовались в результате разрушения изверженных пород под воздействием воды, ветра, температуры, давления, углекислого газа и других атмосферных факторов.

Состоят они чаще, всего из кремнезема в аморфной и кристаллической форме, силикатов алюминия, а также из углекислых, сернокислых и других солей- Все они имеют сложное строение, малую плотность и прочность. Они широко применяются в строительстве, являясь местным строительным материалом. Эти породы служат исходным сырьем для производства керамических изделий (глина, песок), стекла, минеральных вяжущих веществ (цемент, гипс, известь и др.), искусственных безобжиговых изделий (бетон, силикатный кирпич и т. д.).

В зависимости от вида и условий образования осадочные породы делятся на механические отложения, химические осадки и органогенные отложения.

Механические отложения — это рыхлые или цементированные вещества, оставшиеся на месте разрушения или перенесенные водой на новое место.

К рыхлым относятся гравий или природный щебень (куски размером от 5 до 70 мм), песок (зерна от0,15 до5 мм), глина, каолин, бентонит, размер частиц которых менее 0,005 мм, и др. Используются они для производства керамических изделий, бетонов, устройства железнодорожных насыпей и т. д.

Цементированные вещества — это рыхлые породы, связанные каким-либо природным цементом. К ним относятся песчаник (сцементированный песок), брекчий (сцементированный гравий или Щебень) и др. Используются они для бортовых камней, облицовки, получения бетонов и т. д.

Химические осадки образуются при испарении и выделении из водных растворов тех или иных минералов. Химические осадки чаще всего переносятся водой на новое место, где и образуют отложения. К ним относятся гипс (CaS04-2H20), ангидрит (CaS04), магнезит (MgC03) и доломит (CaC03-MgC03). Применяются они для производства вяжущих веществ и огнеупоров (магнезит, доломит).

Органогенные отложения образовались при осаждении продуктов отмирания растительных и животных организмов, находившихся в воде. Состоят они из углекислых солей кальция, магния и кремнезема. К ним относятся: известняки, мел, диатомиты, трепелы и т. д. Используются они в качестве сырья для производства вяжущих веществ, красок, замазок, для тепло- и звукоизоляции; известняки — для получения бутового камня, облицовочных плит, плит для полов, камня для стен, а также щебня для бетона и дорожных покрытий.

Видоизмененные породы. Видоизмененные (метаморфические) породы образовались из изверженных и осадочных пород в результате действия на них высоких температур и давлений. От первоначальных пород они отличаются слоистым строением (легко разделяются на тонкие слои), обладают высокой плотностью, прочностью и атмосферостойкостью. Они делятся на видоизмененные изверженные и осадочные породы.

К видоизмененным изверженным породам, образовавшимся из гранитов, относятся гнейсы. Применяются они в тех же случаях, что и граниты-

К видоизмененным осадочным породам относятся глинистые сланцы, мрамор и кварцит. Глинистые сланцы (природный шифер) образуются из глин, легко раскалываются на тонкие плитки (4— 8 мм), которые применяются для кровли. Мрамор образуется из известняка, имеет высокую прочность и плотность, хорошо шлифуется и полируется. Применяется он для внутренней облицовки помещений, изготовления перил, подоконных досок, лестничных ступеней и других декоративных отделочных изделий. Для наружной облицовки его применять нельзя, он нестоек к сернистым и другим газам. Кварцит образуется из песчаников, имеет очень высокую твердость, плотность и прочность. Применяется для опор, наружной облицовки (в виде плит и камней), получения щебня и бетона и для дорожных работ.

Материалы и изделия из горных пород. Из горных пород путем различных видов механической обработки (пиления, раскалывания, шлифования, полирования и др.) получают готовые изделия и материалы, которые делятся на следующие группы и предназначены для кладки (бутовый камень и стеновые блоки); наружной и внутренней отделки (плиты облицовочные, профильные изделия, ступени, подоконники, балясины и др.); кровли (плитки кровельные); дорожных покрытий (булыжник, брусчатка, бортовой камень, гравий, щебень, песок и др.); производства бетона и других безобжиговых материалов (гравий, щебень, песок и др.).

По характеру обработки они делятся на грубообработанные и обработанные. К грубообработанным относятся материалы неправильной формы с неровной, шероховатой поверхностью (булыжник, бутовый камень, гравий и т. д.). Материалы правильной формы, с гладкой, иногда до зеркального блеска поверхностью называются обработанными.

По объемной массе (кг/м3) они делятся на тяжелые (более 1800) и легкие (до 1800). По пределу прочности на сжатие (МПа) они подразделяются на марки: легкие — от 0,4 до 20 и тяжелые — от 10 до 100; по морозостойкости (числу циклов замораживания и оттаивания) от МрзЮ до Мрз500.

Материалы для каменной кладки. К ним относятся бутовый камень и блоки стеновые, получаемые из изверженных и осадочных горных пород.

Бутовый камень неправильной формы размером от 150 до 500 мм, весом от 20 до 40 кг, имеет прочность на сжатие до 100 МПа. В зависимости от способа добычи он бывает рваным и постелистым.

Рваный камень получают взрывным способом.

Постелистый камень получают выколкой из слоистых пород: он имеет правильную форму и более ровную поверхность. Бутовый камень, благодаря высокой прочности, морозо- и водостойкости применяется для кладки фундаментов, стен неотапливаемых зданий, напорных башен, колодцев водонапорной сети, водостоков и т. д. и перерабатывается на щебень для бетона.

Стеновые блоки изготовляют из легких осадочных (объемная масса не более 2,2 г/см3) и менее прочных пород (прочность на сжатие до 50 МПа) —туфа и ракушечника. Пиленые камни в связи с их малой теплопроводностью применяются для кладки наружных и внутренних стен и перегородок жилых зданий. Размер блоков (мм): длина 40—300, ширина 30—50 и высота 80—100-

Материалы для наружной и внутренней облицовки имеют приятный внешний вид, правильную форму, гладкую, иногда полированную поверхность, обладают высокой морозо- и атмосферостой-костью и достаточной прочностью. Изготавливают их из прочных и плотных изверженных, осадочных и видоизмененных пород. К ним относятся облицовочные плиты и фасонные изделия.

Облицовочные плиты получают путем распиливания горных пород. Они имеют правильную форму и гладкую, чаще всего полированную поверхность, применяются как для наружной, так и для внутренней отделки. Для наружной отделки используют более толстые плиты (40—80 мм), изготавливаемые из изверженных пород, для внутренней облицовки — менее толстые (10—40 мм), как правило, с полированной поверхностью, которые изготовляют из осадочных и видоизмененных пород (мрамора, гипса, известняка И др.).

Фасонные штучные изделия получают путем обработки изверженных и видоизмененных пород на специальных станках. Их изготовляют, как правило, из пород с красивым строением (гранита, мрамора и др.). Поверхность их должна быть полированной, без трещин, пятен и легко разрушающихся включений. К фасонным изделиям относятся подоконники, ступени, поручни, перила, балясины, карнизы, розетки, орнаменты и многие другие художествен-но-декоративные изделия.

Материал для кровли — кровельные плитки получают из глинистого сланца, раскалывая его на отдельные пластины прямоугольной и ромбовидной формы. Выпускают их размером от 250X Х150 до 600×350 мм и толщиной 4—8 мм. Они обладают высокой водо- и морозостойкостью (не менее 25 циклов) и применяются для кровли жилых, административных и промышленных зданий-Срок службы кровли из этих плиток исчисляется десятками и сотнями лет.

Материалы для дорожных покрытий. Для дорожных покрытий используют различные материалы с высокой плотностью, прочностью, водо- и морозостойкостью и высоким сопротивлением к истиранию. К ним относятся бортовой камень, булыжник, брусчатка, а также щебень, гравий и песок.

Их получают из плотных и прочных изверженных и осадочных пород. Бортовой камень выпускают длиной от 70 до 200 см, высотой 30 и 40 см и шириной 10, 15 и 20 см; морозостойкостью не менее 25 циклов; прочность на сжатие не менее 40 МПа. Камень неправильной формы размером до 300 мм, полученный путем раскалывания, называют булыжником. Применяется он для получения щебня для бетонов и дорожных покрытий.

Если камню придать форму параллелепипеда, слегка суживающегося книзу, то такой камень будет называться брусчаткой. Выпускается брусчатка размером от 90X150 до 150×250 мм и высотой 100—160 мм, с прочностью на сжатие не менее 100 МПа. Применяется брусчатка для устройства верхнего полотна дорожного покрытия.

Гравий и щебень — более мелкие куски камня размером от 5 до 70 мм. Гравий образуется в результате разрушения горных пород и встречается в природе. Щебень получают дроблением булыжника или бутового камня. Он имеет остроугольную форму и более шероховатую поверхность. Гравий и щебень применяют для железнодорожных насыпей и устройства шоссейных дорог в смеси с цементом или битумом и в качестве заполнителя при производстве бетона-

Песок — мелкозернистый рыхлый материал с размером зерен от 0,15 до 5 мм, образуется при разрушении горных пород. Он бывает речной, морской, овражный и т. д. Лучшим для строительных целей является речной песок с меньшим количеством примесей глины и гипса. В смеси с гравием или щебнем, цементом или битумом он широко применяется для асфальтовых или бетонных дорожных покрытий.

Песок используется в стекольном производстве, при получении бетона, силикатного кирпича.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум