Каменные материалы

Природными каменными материалами называют материалы, получаемые из различных горных пород. Под горными породами понимают природные агрегаты минералов, образующие самостоятельные геологические тела, слагающие земную кору.

По своему происхождению горные породы подразделяются на три группы: 1) изверженные (первичные); 2) осадочные (вторичные); 3) метаморфические (видоизмененные).

Изверженные породы. Они образованы из расплавленных магматических масс. В зависимости от условий образования их делят на глубинные породы (граниты, сиениты и др.), медленно затвердевшие под большим давлением в толще земли и излившиеся, твердевшие на поверхности земли (диабазы, базальты, андезиты и др.). К разновидностям изверженных излившихся горных пород относятся также вулканические обломочные горные породы. Эти породы образовались при быстром охлаждении раздробленной, выбрасываемой при извержении вулканов лавы. К обломочным горным породам относятся пемза, вулканические пеплы и ряд других.

Осадочные породы. Они образованы в результате разрушения и отложения горных пород различного происхождения, а также в результате осаждения солей в морских водоемах (химические осадки) и скопления остатков растительного и животного происхождения. Основными породообразующими минералами осадочных горных пород являются кальцит, магнезит, доломит, гипс, ангидрит, каолинит и другие.

Метаморфические (видоизмененные) породы. Они образованы в результате изменения (преобразования) изверженных или осадочных горных пород, состав и структура которых изменились под влиянием температуры, давления и химических воздействий. Как правило, метаморфические породы отличаются сланцевой структурой. К наиболее распространенным метаморфическим горным породам, применяемым в строительстве, относятся гнейсы, глинистые сланцы, мраморы и кварциты.

Основные породообразующие минералы. Физико-механические свойства горных пород во многом зависят от их минералогического состава. В состав изверженных горных пород входит сравнительно небольшое количество минералов - это кварц, полевые шпаты, слюды, железисто-магнезиальные минералы.

Кварц является наиболее распространенным минералом земной коры. Он представляет собой кристаллический кремнезем. Основой его химического состава является диоксид кремния. Плотность кварца равна 2650 кг/м3, твердость по минералогической шкале - 7, предел прочности при сжатии - 2000 МПа.

Полевые шпаты содержатся в горных породах в количестве более 50 %. По характеру кристаллизации полевые шпаты разделяют на ортоклазы и плагиоклазы. Твердость их по минералогической шкале равна 6, а плотность - 2500 ... 2700 кг/м3.

Слюды представляют собой группу минералов-алюмосиликатов слоистой структуры. По химическому составу слюды разделяют на алюминиевые, литиевые и др. В зависимости от химического состава слюды имеют разнообразный цвет, их твердость по минералогической шкале равна 2,5 ... 3, а плотность 2770 ... 3300 кг/м3.

К группе железистомагнезиальных минералов относятся пироксены. Пироксены имеют твердость в пределах 5 ... 5,6, плотность 3100 ... 3600 кг/м3 и высокую ударную вязкость.

Основными породообразующими минералами осадочных пород являются кальцит, магнезит, доломит, гипс, ангидрид и ряд других.

Кальцит, или кристаллический известковый шпат, - минерал с твердостью по минералогической шкале, равной 3, а плотностью - 2720 ... 2800 кг/м3.

Магнезит - минерал класса карбонатов группы кальцита. Он имеет белый и желтовато-серый цвет. Твердость по минералогической шкале 3,75 .. .4,25, а плотность 2900 ... 3100 кг/м3.

Доломит - минерал класса карбонатов, по химическому составу представляет собой двойную углекислую соль кальция и магния. Твердость его 3,5 .. .4, а плотность 2800 ... 2900 кг/м3.

Гипс - водная сернокислая соль кальция, твердость по минералогической шкале составляет 1,5, а плотность 2300 кг/м3.

Ангидрид - безводный гипс, имеет твердость по минералогической шкале 3 ... 3,5, а плотность 2800 ... 3000 кг/м3.

Каолинит - глинистый минерал из группы водных силикатов алюминия. Твердость его составляет 1, а плотность 2540 ... 2600 кг/м3. Этот минерал входит в состав многих глин.

Изделия из горных пород в зависимости от способа получения и материала обработки классифицируют на следующие группы:
1) дробленые, получаемые дроблением горной породы (щебень и искусственный песок);
2) рваные, получаемые методом взрыва массива горной породы (бутовый камень и др.);
3) пиленые, получаемые в карьерах из массивов камнерезными машинами (блоки или крупные камни - заготовки);
4) молотые, получаемые в результате помола горной породы.

Из каменных пород, применяемых в строительстве, наиболее распространены: бутовый камень - для возведения бутовых фундаментов; щебень, гравий, песок - для приготовления бетона, устройства дорожных оснований и других целей; каменные блоки - для кладки и облицовки стен. Некоторые горные породы широко используют как сырье для производства цемента, извести, гипсовых и других вяжущих. Различного рода глины применяют в производстве керамических материалов.