У сучасному будівництві визначилися такі основні напрями використання згаданих матеріалів:

• штучне каміння та вироби для зведення стін будівель, улаштування підлог, сходів тощо;

• облицювальні вироби – плити, каміння, профільовані вироби;

• каміння та вироби для дорожнього будівництва – брущатка, шашка для брукування, плити, бордюрний камінь;

• каміння та вироби різних типів для гідротехнічних та інших споруд;

• нерудні матеріали – бутовий камінь, заповнювачі для бетону (щебінь, гравій, пісок).

Гірські породи широко застосовують як сировину для одержання мінеральних в’яжучих речовин, кераміки та інших матеріалів.

2.1. Характеристика породотвірних мінералів

2.1.1. Група кварцу

До цієї групи належить ряд мінералів, що є модифікаціями діоксиду кремнію: кварц, халцедон, опал.

Кварц (SiO₂) – це кристалічна форма діоксиду силіцію. Міцний, твердий і стійкий мінерал земної кори. Міцність на стиск до 2000 МПа, твердість за Моосом – 7, добре чинить опір стиранню та хімічним впливам (при звичайній температурі взаємодіє тільки з плавиковою кислотою), істинна густина – 2,65 г/см³. Спайність (здатність розколюватися при ударі по певних поверхнях) відсутня; злом нерівний; блиск скляний. Форма кристалів – шестигранні призми з шестигранними пірамідами на основах. Кварц буває безбарвним, білим, сірим, димчастим, рожевим, залежно від домішок. Кварц входить до складу гранітів, пісковиків, кварцитів, діоритів.

Опал (SiO₂.nH₂O) – це гідратований аморфний кремнезем. Істинна густина 1,9…2,5 г/см³, твердість 5…6, крихкий. Колір білий, залежно від домішок – блакитний, бурий, зелений, чорний; блиск скляний. Менш міцний і стійкий, ніж кварц. Має підвищену внутрішню мікропористість і високодисперсну структуру, високу реакційну здатність до гідроксиду кальцію. Цю властивість аморфного кремнезему широко використовують при виготовленні мінеральних змішаних в’яжучих речовин. Зустрічається в гірських породах: діатомітах, опоках, трепелах, мергелях.

2.1.2. Група алюмосилікатів

Корунд – це найтвердіший із мінералів (твердість за шкалою Мооса 9). Істина густина 4 г/см³,колір різний, звичайно блакитнуватий. Сизо-сірий. Зустрічається у вигляді короткостовпчастих кристалів або зернистих агрегатів. Глинозем використовують при виробництві високовогнетривких матеріалів.

Діаспор – це моногідрат глинозему (Al₂O₃.H₂O), входить до складу бокситів, які використовуються при виробництві глиноземистого цементу.

Найчастіше глинозем зустрічається у природі у вигляді сполук з кремнеземом – алюмосилікатів, до яких відносять польові шпати, слюди, глинисті мінерали.

Польові шпати – це алюмосилікати калію, натрію, кальцію або їхні суміші. Це найпоширеніші мінерали, що становлять до 60% земної кори. Істинна густина 2,55…2,70 г/см³, твердість 5…6, міцність при стиску – 120…170 МПа, температура плавлення – 1170…1550 ^оС. Колір білий, сірий, жовтий, від рожевого до темно-червоного.

---

2.1.3. Група залізисто-магнезіальних силікатів

Авгіт – це складний залізисто-магнезіальний силікат темно-зеленого, чорно-бурого або чорного кольору зі скляним блиском.

Олівін –це мінерал оливково-зеленого, жовтувато-зеленого, чорного кольору, має скляний блиск.

Рогова обманка – це складний алюмомісткий залізисто-магнезіальний силікат темно-бурого, зеленого, чорного кольору зі скляним блиском і досконалою спайністю.

Ці мінерали відрізняються високою істинною густиною – 3.,2…3,6 г/см³, твердістю - 5…6, значною уданою в’язкістю.

2.1.4. Група карбонатів

Кальцит CaCO₃ зустрічається у вигляді кристалів різної форми; безбарвний або молочно-білого кольору з різними відтінками. Має скляний блиск; істинна густина становить 2,7 г/см³, твердість 3. Легко розкладається кислотами.

Магнезит MgCO₃ – це кристалічний мінерал, за структурою і формою кристалів схожий на кальцит, але більш важкий і твердий і менш хімічно активний. Має істинну густину 2,9…3,1 г/ см³, твердість 4…4,5; колір білий; блиск - скляний.

Доломіт CaCO₃. MgCO₃ за властивостями займає проміжне положення між кальцитом і магнезитом.

2.1.5. Група сульфатів

Гіпс CaSO₄.2Н₂О – це кристалічний мінерал пластинчастої, волокнистої або зернистої будови з істинною густиною2,3 г/см³, твердістю 2, в чистому вигляді – прозорий, завдяки домішкам має світло-сірий, жовтуватий, рожевий та інші кольори.

Ангідрит CaSO₄ – це безводний різновид гіпсу. Він важчий і твердіший за гіпс; істинна густина становить 2,8…3,0 г/см³, твердість 3,0…3,5, колір – світло-сірий, сіро-блакитний, спайність – досконала; блиск – скляний.

2.2. Будова й властивості гірських порід різного походження

2.2.1. Вивержені породи

Вивержені масивні глибинні породи утворилися внаслідок повільного і рівномірного охолодження магми під великим тиском. Магма охолоджувалася і залишалася на великій глибині у земній корі, що сприяло утворенню в породах мінералів зернисто-кристалічної будови без цементуючою речовини (гранітна будова).

Основні властивості цих порід: масивність залягання, високі середня густина і міцність при стиску, незначне водопоглинання, істотна морозостійкість, велика теплопровідність.

До вивержених глибинних порід належать граніт, сієніт, діорит, габро, лабрадорит.

Вивержені масивні вилиті породи утворилися внаслідок охолодження магми у вигляді лави на поверхні землі або близько до неї. Охолоджування відбулося більш швидко і менш рівномірно при відносно швидкому спаданні тиску або навіть при атмосферному тиску. Такі умови не сприяли утворенню крупних кристалів, замість них утворювалися нові структури: приховано-кристалічна, дрібнокристалічна або навіть аморфна (склоподібна).

Усі вилиті породи мають спільний хімічний склад з аналогічними глибинними, але відрізняються за структурою. До таких порід відносять: кварцові й ортоклазові порфіри, порфірити, ліпарити, андезити, діабази.

---

Вивержені уламкові (вулканічні) породи можуть бути сипкими і зцементованими. Сипкі порошкоподібні частинки (до 1 мм) називають вулканічним попелом, а крупніші – пемзою.

Вулканічний попіл й піски переважно складаються з вулканічного скла й аморфного кремнезему, насипна густина 500 кг/м³. Вони є активними мінеральними добавками (пуцолановими). Пісок є заповнювачем для легких бетонів і розчинів.

Пемза – це спучене кисле вулканічне скло, середня густина якого становить 300…600 кг/м³.

2.2.2. Осадові породи

Механічні відклади (уламкові породи) утворилися внаслідок руйнування гірських порід різного походження. Сипкі механічні відклади розрізняють за крупністю зерен. Найкрупнішими є валуни (понад 300 мм) та булижники (150…300 мм). Гравій – це обкочені зерна розмірами від 5 до 150 мм. Піски є сипкою сумішшю кварцових та інших зерен розмірами від 0,16 до 5,0 мм. Дрібніші зерна називають пилуватими частинками: це нанесені вітром відклади – лес, а також найтонкіші відклади, нанесені водою – мул. Найбільш дисперсними є глини, розмір зерен яких не перевищує 0,005 мм.

За хімічним составом глини – це водні алюмосилікати з різними домішками. Найпоширеніші мінерали глин – каолініт, монтморилоніт, галуазит.

Зцементовані зерна піску називають пісковиком, а зцементовані обкачані зерна гравію – конгломератом , а гострокутні - брекчією.

Хімічні осади (хемогенні породи) утворилися внаслідок випадання в осад речовин, що перейшли у водний розчин під час руйнування гірських порід. Вони є наслідком зміни умов середовища, взаємодії розчинів різного складу і випарування. До них відносять вапняки, вапнякові туфи, магнезити, доломіти, гіпси, ангідрити, барити.

Органогенні відклади утворилися внаслідок відкладання морських організмів.

Діатоміт складається з аморфного опалоподібного кремнезему SiO₂.nH₂O. Колір білий, сірий, жовтуватий.

Трепел за зовнішнім виглядом, складом і властивостями дуже подібний до діатоміту, але містить аморфний кремнезем переважно у вигляді дрібних кульок опалу

Опока – порода, утворена внаслідок ущільнення й цементування трепелів та діатомітів. Цементуючою речовиною є аморфний кремнезем, іноді карбонат кальцію (вапняна опока). Має середню густину 600…1800 кг/м³; міцність при стиску 5…15 МПа; легко піддається обробці. Застосовують як стіновий матеріал, заповнювач для легкого бетону.

Крейда - біла, м’яка вапнякова порода, затверділий морський осад. На 90..98% складається з СаСО₃, містить домішки глинистих частинок. ЇЇ застосовують для виробництва вапна, цементу й скла, приготування фарб, замазок, шпаклівок тощо.

Вапняк-черепашник – це пориста порода, що складається з черепашок і панцирів молюсків, слабко зцементованих вапняковою речовиною, містить домішки глини, кремнезему. Має середню густину 800…1800 кг/м³; міцність при стиску 0,4…15 МПа; легко піддається розпилюванню.

---

2.2.3. Метаморфічні породи

Гнейси є найпоширенішим серед видозмінених вивержених порід. За мінеральним складом, середньою густиною і міцністю вони подібні до гранітів, з яких утворилися в умовах метаморфізму, але мають сланцювату будову. Така структура полегшує видобування й обробку породи, але зменшує міцність, морозостійкість і стійкість проти вивітрювання. Застосовують гнейси для укладання фундаментів, бутової кладки, брукування доріг.

Мармури утворилися внаслідок перекристалізації вапняків або доломітів під впливом високих температур і тисків.

2.3. Класифікація і характеристика матеріалів і виробів із природного каменю

Галузі застосування природного каменю дуже різноманітні. Камінь підлягає механічній обробці й використовується у безпосередньому вигляді. Гірські породи є також цінною сировиною для одержання інших будівельних матеріалів.

Природні кам’яні матеріали й вироби класифікують за такими ознаками:

• за середньою густиною:

важкі (ρ_о > 1800 кг/м³) й легкі (ρ_о ≤ 1800 кг/м³);

• за міцністю при стиску (кгс/см²): марки: М4, М7, М10, М15, М25, М35, М50, М75, М100, М125, М200, М300, М400, М500, М600, М800, М1000 (відповідно у МПа від 0,4 до 100);

• за морозостійкістю: марки: F10, F15, F25, F50, F100, F200, F300, F500;

• за коефіцієнтом розм’якшення: 0,6; 0,75; 0,8; 0,9; 1,0.

Коефіцієнт розм’якшення каменю для зовнішніх стін споруд повинен бути не меншим ніж 0,6, а для фундаментів, дорожніх та гідротехнічних споруд – не менше 0,8.

Залежно від ступеня обробки розрізняють грубооброблені кам’яні матеріали та штучні вироби і профільовані деталі.

До грубооброблених кам’яних матеріалів відносять: бутовий камінь, щебінь, гравій, пісок.

Бутовий камінь – це куски каменю неправильної форми розміром 150…500 мм, масою 20…40 кг. Бутовий камінь може бути рваним (неправильної форми) та постілистим. З буту зводять греблі та інші гідротехнічні споруди, підпірні стінки, фундаменти, його переробляють на щебінь.

Щебінь - це куски каменю неправильної форми розміром 5…150 мм, які одержують подрібненням великих кусків гірських порід з наступним просіюванням (зустрічається і природний щебінь – «дресва»).

Гравій – це обкочені (округлі) зерна розмірами 5…150 мм, які одержують просіюванням сипких порід; у разі потреби їх промивають, щоб видалити шкідливі домішки (глину, пил).

Пісок – це мінеральні зерна розміром від 0,16 до 5 мм, які одержують просіюванням сипких порід; або подрібненням і просіюванням відходів камнеобробки (штучний пісок). Щебінь, гравій, пісок використовують як заповнювачі для бетонів і розчинів.

До виробів з природного каменю відносять колоті й пиляні вироби для мурування і облицювання стін, влаштування підлог, дорожніх покриттів, гідротехнічних споруд тощо.

Каміння та блоки для укладання стін. Багато пористих гірських порід легко розпилюються на камені та блоки правильної геометричної форми (прямокутні паралелепіпеди). Основні розміри каменів для зведення стін: 390 × 1000 × 1500мм; 490 × 240 × 188мм; 390 × 190 × 288мм. Маса каменя не повинна перевищувати 16 кг, маса дрібного блока – 40 кг.

---

Каміння та блоки застосовують для зовнішніх стін, перегородок та інших частин будівель та споруд.

Облицювальні матеріали й вироби. Облицювальне каміння й плити, а також архітектурно-будівельні вироби виготовляють, розпилюючи блоки (напівфабрикати) або вдаючись до безпосереднього випилювання з масиву гірської породи. Можна виготовляти також колоті вироби (з некондиційних блоків).

Для зовнішнього облицювання використовують щільні атмосферостійкі породи (граніти, сієніти, габро тощо) або щільні вапняки, для внутрішнього облицювання – породи середньої твердості: мармури, пористі вапняки (травертин, черепашник), вулканічні туфи тощо. Пористі породи, крім декоративного ефекту, забезпечують добру акустику приміщень, тому їх застосовують для оздоблення театрів, кінотеатрів та інших громадських споруд.

Цокольні плити, а також деталі карнизів та інших частин будівлі, що виступають, виготовляють з атмосферостійких порід.

Влаштування покриттів підлог виконують полірованими (рідше шліфованими) плитами з твердих щільних порід (граніт, сієніт, лабрадорит тощо). У приміщеннях з малою інтенсивністю руху і високими вимогами щодо декоративності можливе використання мармуру. Товщина плит для підлоги має бути не менше 20 мм. Сходи облицьовують також твердими зносостійкими породами.

Матеріали й вироби для дорожнього будівництва виготовляють із щільних і зносостійких порід (граніту, діориту, габро, базальту), оскільки умови їх експлуатації надзвичайно суворі. До дорожніх матеріалів і виробів відносять: брущатий камінь; колотий і булижний камінь; тротуарні плити і бордюр не каміння.

Брущатий камінь (бруківка) призначається для впорядкування покриттів проїжджої частини доріг. Має форму зрізаної піраміди з паралельними прямокутними верхньою і нижньою основами.

Колотий і булижний камінь використовують для влаштування основ доріг, а також дорожніх покриттів, для укріплення схилів земляних споруд тощо.

Тротуарні плити виготовляють з шаруватих гірських порід. Вони мають форму прямокутної чи квадратної плити зі стороною 200…800 мм і рівною лицьовою поверхнею (товщина 40…150 мм).

Каміння для гідротехнічних споруд. Для річкових та морських гідротехнічних споруд застосовують каміння правильної і неправильної геометричних форм. Каміння неправильної форми – рваний камінь, який одержують підриванням гірських порід, обкочений камінь (валуни, булижники), щебінь і гравій – використовують для влаштування гребель, дамб, берегових укріплень та інших споруд. Каміння правильної форми використовують для облицювання набережних, шлюзів тощо. До всіх матеріалів ставляться підвищені вимоги не лише за міцністю, а й щодо водо- та морозостійкості. Особливо несприятливими є умови експлуатації матеріалів у зоні змінного рівня води, де під час замерзання можуть утворюватися льодові скупчення, які спричиняють значні внутрішні напруження. Захисне облицювання в цій зоні виконують із щільних вивержених порід з водопоглинанням не більше 1%, міцністю при стиску не нижче 80…100 МПа і морозостійкістю не менше 300 циклів (це граніти, сієніти, діабази та ін.).

---

Смотрите также файлы

• Практикум по политологии.doc

• Философия 3уровень.doc

• Диплом-DESKTOP-T5SUMLS.docx

• тести.docx

• Робоча навчальна програма дисципліни.docx