I. Общие свойства строительных материалов

1. Свойства, связанные со строением материала. Единицы измерения. Численные значения. Свойствами материала называют его объективные признаки, которые появляются в условиях их применения и работы в конструкции. Свойства: физические, механические, химические, технологические, эксплуатационные.

Плотность 1г/см3=1кг/л=1000кг/м3. Плотность зависит от вещества, пористости, влажности материала.

2. Объясните различие между средней плотностью материала и его истинной плотностью. На какую структурную характеристику это влияет? Примеры для различных материалов.

Ср.плотность-масса ед.объема материала в естественном состояние.(г/см3,кг/л,кг/м3)

Ист.плотность-масса ед.объема материала в абсолютно твердом состоянии.

Отн.плотность-это степень заполнения объема материала плотным веществом.

3. Влияние свойств, связанных со строением материала на другие физические и механические свойства.(отв в п2)

4. Перечислите физические свойства материала. Примеры для различных материалов.

Плотность(средняя, истинная, относительная), пористость, теплопроводность, теплоемкость, морозостойкость, водопоглощение, водонасыщение, гигроскопичность, влажность, водопроницаемость, термостойкость, огнестойкость, огнеупорность

 

5. Назовите свойства, связанные с отношением материала к воде. От чего они зависят? Как влияют на другие свойства? Примеры для различных материалов.(отв п3,4) Влажность -содержание влаги в образце в ест.услов. Водопоглощение -способность мат-ла поглощать воду в ест.усл за какой-то промежуток времени. Водонасыщение -это максимальное количество воды которое может впитать образец. Гигроскопичность- это способность капиллярно-пористого материала поглощать влагу из воздуха. Водопроницаемость -способность материала пропускать воду под гидростатическим давлением.

6. Водопоглощение и водонасыщение. Как определяются? От чего зависят? Как влияют на свойства материала? Примеры для различных материалов.(отв п5) Водопоглощение(зависит от характера и количетва открытых пор в матераиале) опред. 1.по массе W=(m2-m1)*100%/m1 2.по объему W=(m2-m1)*100%/V (V-объем сухого материала) Водонасыщение(п3) W=(m2-m1)*100%/m1

7. Морозостойкость. Как определяется морозостойкость различных строительных материалов (бетона, щебня)? От чего зависит? Морозостойкость - это способность материала в водонасыщенном состояние противостоять многократному попеременному замораживанию и оттаиванию. Морозостойкость материала зависит от его структуры, степени заполнения пор водой, формы и размера пор, наличия защемленного воздуха в порах после водонасыщения, ионного состава, температуры и тд. Морозостойкость материала определяется числом циклов замораживания(-18(-\+2)) и оттаивания в воде (+20(-\+2)), после которых образци снижают прочность не более чем на 5% или массу не более чем на 5%/

8. Назовите свойства, связанные с отношением материала к нагреванию. Единицы измерения. Численные значения. Примеры для различных материалов. Теплопроводность(ккал)- это способность материала передавать через свою толщу тепло. Теплоемкость -это способность материала поглощать при нагревании тепло. Термостойкость- это способность материала сохранять эксплуатационные св-ва при повышенных температурах(не деформироваться, сохранять прочность). Огнестойкость- это способность материала не гореть. Огнеупорность- это способность материала длительное время выдерживать действие высоких температур без деформаций.

9. Теплопроводность. От чего зависит? В каких единицах измеряется. Численные значения теплопроводности для различных материалов. Для каких конструкций учитывается? Теплопроводность зависит от строения и вещества материала, величины и характера пористости, влажности и тд.

10. Объясните различие между огнестойкостью, огнеупорностью и теплостойкостью. Примеры. Термостойкость для каменных материалов-это св-во матер. не растрескиваться при резких и многократных изменениях температуры. Огнестойкость:

11. Назовите механические и деформативные свойства материалов. Методы их определения. Прочность(при изгибе, на сжатие), твердость(по шкале Мооса), истираемость(опр по кругу Дори), сопротивление удару(на копре Педжа), вязкость, упругость, пластичность, ползучесть, хрупкость, релаксация.

12. Что такое прочность материала? Как определяется прочность при сжатии? Как определяется прочность при растяжении? Как определяется прочность при изгибе? Единицы измерения. Прочность-это свойство твердого тела воспринемать воздействия внешних сил(механических нагрузок) не разрушаясь. Предел прочности при сжатии(растяжении) называется напряжение, возникающее в момент разрушения материала, котор определяется как отношение максимального усилия при разрушении образца к первоночальной площади его поперечного сечения. Rсж (МПа, кгс/см2)

Rсж=Pmax/F; Rизг=Mmax/W (W-момент сопротивления поперечного сечения балочки, м3)

13. Как определить разрушающую нагрузку? Как определить напряжение и предел прочности?(отв п12)

14. В каких единицах определяется прочность строительных материалов? Численные значения прочности для изучаемых строительных материалов.

15. Твердость. Шкала твердости. Твердость-это способность материала сопротивляться проникновению более твердого тела. Для опр твердости используют условную десятибалльную шкалу твердости Мооса. Испытуемый материал имеет число твердости между 2мя минералами по шкале, если один минерал чертит данный материал, а другой сам чертится испытуемым мат-лом. Чем выше твердость, тем больше стойкость при истирании материала.

16. Истираемость. Стойкость при ударе. Износостойкость. Как определяются эти свойства? Где учитываются? Истираемость -способность материала уменьшаться в массе и объеме под действием истирающих усилий.(Опр на круге Дори, с котор соприкосается образец площадью F, Круг моделирует работу материала при эксплуатации при истирающих нагрузках. И=(m1-m2)/F. Стойкость при ударе- способность материала сопротивляться ударным воздействиям.(Опр на копре Педжа, характеризуется кол-вом работы, затраченной на разрушение стандартного образца, отнесенной к ед объема(Дж/м3) или площадь поперечного сечения(Дж/м2). Износостойкость – это свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию в определённых условиях трения, оцениваемое величиной, обратной скорости изнашивания или интенсивности изнашивания.

17. Упругость пластичность и хрупкость. Определения. Примеры. Упругость -способность материала деформироваться при действии нагрузок и восстанавливать первоначальную форму и объем после прекращения действия нагрузки. Пластичность -это способность материала изменять под действием усилий свои размеры и форму без разрыва сплошности и сохранять эту новую форму после снятия нагрузки. Хрупкость - св-во материалов разрушаться под нагрузкой при очень незначительных деформациях.

18. Химические свойства строительных материалов. Растворимость -способность вещ-ва образовывать с другим веществом однородную, устойчивую систему переменного состава, сост из 2х или более компонентов. Кристаллизация -св-во вещества образов кристаллы при переходе из одного состояния(газообр, жидк.) в другое(тверд). Коррозионная стойкость -способность материала не разрушаться при воздействии агрессивных сред. Атмосферостойкость -св-во материала не разрушаться под влиянием климатических условий.

19. Технологические свойства строительных материалов. Св-ва Связанные с техникой производства, получения, переработки материала.

20. Эксплуатационные свойства строительных материалов 21. Конструкционные свойства. Свойства которые появляются в процессе эксплуатации.

I общие св-ва строительных материалов.

1. Свойствами материала называют его объективные особенности, которые проявляются в условиях производства, применения и работы в конструкции. Строительные материалы обладают весьма разнообразными строительно техническими св-вами которые зависят от структуры, текстуры, состава и строения. Выделяют основные группы свойств: физические(плотность, влажность), механические(прочностные хар-ки), химические(возможность реакции с окружающей средой), технологические(технология получения переработки и использования) и эксплуатационные(св-ва проявл. В процессе эксплуатации. Безопасность износ).

2. Средняя плотность- это масса единицы объёма материала в обычном состоянии с порами и пустотами. она характеризует состояние материала при котором он добывается производиться или применяется. ƍ₀=m/V₀. V –общий объем материала. Истинная плотность- масса единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии, без пор и пустот(плотность в-ва из которого состоит материал) ƍ=m/V_пл где V объем материала за вычетом пор и пустот ƍ₀ ≤ƍ.

3. –

4. Физические св-ва характеризуют состояние материала и отражают его способность противостоять физическим эксплуатационным воздействиям. К физическим св-вам можно отнести осадки в виде дождя снега сезонные и суточные изменения температуры воздуха. К ним относятся плотность, свойства связанные с отношением материала к воде(водопоглащение, водонасыщение влажность, гидроскопичность, водонепроницаемость, водостойкость, морозостойкость),свойства связанные с отношением материала к действию тепла и изменению температуры окружающей среды(теплопроводность, теплоемкость, термостойкость, огнестойкость, огнеупорность).

5. Св-ва связанные к отношению к воде: водопоглащение, водонасыщение, гидроскопичность(это способность каппилярно пористого материала поглощать влагу из воздуха), влажность(содержание воды в материале в процентах по массе), водопроницаемость(способность материала пропускать воду под гидростатическим давлением), влажностные деформации(наблюдаются у различных материалов при изменении их влажности), морозостойкость.

6. Водопоглащение-способность открытых пор материала поглощать воду в течении определенного времени при обычном давлении и температуре. Полному и быстрому заполнению открытых пор препятствует находящийся в них воздух. водонасыщение по массе W_м=(м₂-м₁/м₁)*100% по объему W₀=m₂-m₁/V м1, V-сухой мат м2 насыщенный водой W_м= W₀* ƍ₀. Водонасыщение определяется кол-вом воды которое может поглатить материал при вакуме или повышенном давлении. При водонасыщении из открытых пор полностью вытесняется воздух и они полностью заполняются водой. При насыщении материала водой изм св-ва: ↑плотность, теплопроводность. ↓ прочность, морозостойкость.

7. Морозостойкость- это способность материала в насыщенном водой состоянии противостоять по переменному замораживанию и оттаиванию.вода заполняющая открытые поры замерзая увеличивается в объеме на 9%. При этом в порах материала возникает напряжение,значительно превышающее прочность материала в результате которого он от цикла к циклу разрушается. Определяется числом циклов замораживания и оттаивания после которых прочность на должна упасть более чем на 5%.Fтреб=Тслуж*n*k где к коэфицент запаса по морозостойкости.для бетона(от F50 до F1000).

8. Св-ва связанные с нагреванием- теплопроводность(Q=ккал), теплоемкость(способность материала поглащать при нагревании тепло), температурное расширение(способность материала расширяться при нагревании), термостойкость(способность материала сохранять эксплуатационные св-ва при повышенных температурах: не деформироваться, сохранять прочность),огнестойкость(способность материала не гореть), огнеупорность(способность материала выдерживать длительное время действие высоких температур без деформации(плавления)).

9. Теплопроводность-это способность материала передавать через свою толщу тепло. Каждые материал обладает своей степенью теплопроводности, которая характеризуется коэфицентом теплопроводности λ. Тепл зависит от строения и в-ва материала, величины и хар-тер пористости, влажности. Колво тепла прошедшее через стену толщеной а площадью F² в течении z часов Q= λ*((t1-t2)*F*z)/a=ккал λ=Q*a/F*(t1-t2)*z = ккал/м*ч*град. Коэф теплопроводности(вода-0,02; вода-0,51; кирпич-0,75; бетон-1,2 сталь 50).

10. При термостойкости тепмературы повышенные и не столь большие по сравнению с огнеупорностью ипри этих св-вах материал не должен деформироваться а св-во огнестойкости способность материала не гореть.

11. Механические свойства отражают способность материала противостоять механическим воздействиям при эксплуатации. Нагрузки могут быть постоянными и временными. Временные нагрузки бывают статистическими и динамическими (ударными). К механическим свойствам относят прочность, твердость, стойкость при ударе, стойкость при истирании, износостойкость, упругопластические и деформативные св-ва.

12. Прочность- св-во твердого тела воспринимать воздействия внешних сил, не разрушаясь. при приложении внешней нагрузки в материале возникают внешние силы которые мы называем напряжением. пределом прочности при сжатии называют напряжение возникающее в момент разрушения материала, которое определяется как отношение максимального усилия при разрушении образца к первоначальной площади поперечного сечения R=P/F где R-предел прочности Мпа(кгс/см²). предел прочности при изгибе называют отношение максимального изгибающего момента, возникающего в сечении образца-балочки к моменту сопротивления сечения образца R=M/W W- момент сопротивления поперечного сечения балочки м³ M момент H*m

13. –

14. Коэффициент конструктивного качества(удельная прочность)представляет собой отношение прочности к средней плотности материала. Чем выше прочность и меньше плотность тем выше коэффициент конструктивного качества К=R/ ƍ. Таблица прочности

материал	предел прочности кгс/см2
при сжатии	при растяжении	при изгибе
тяжелый бетон	50…1000	5…50	5…100
асфальтобетон	10…25	-
гранит	1000…2500
сталь	2300…4000	2750…12000
кирпич	75…300	-	14…44
сосна(вдоль волокон)	400…500	800…1200	500…1000

 

15. Твёрдость – это способность материала сопротивляться прониканию в него другого более твердого тела. Для определения каменых материалов исполюзуют условную десятибальную шкалу Мооса в которой в качестве эталонна принята твердость следующих десяти минералов. Чем выше твердость тем больше стойкость при истирании материала.

минерал	показатель твердости	хар-ка твердости
тальк(мел)		легко чертиться ногтем
гипс		с трудом ч.н.
кальцит		стальной нож легко оставляет черту
плавиковый шпат		С.Т. оставляет черту при небольшом нажиме
апатит		С.Т. ост. Черту при сильном нажиме, минерал на стекле черты не оставляет
ортоклаз		С.Т. не оставляет черты, минерал слегка царапает стекло
кварц		С.Т. не оставляет черты на этих минералах, минералы легко режут стекло.
топаз
корунд
алмаз

16. Истираемость- способность материала уменьшаться в массе и объеме под действием истирающих усилий. И=м1-м2/F гр/см².Материалы подверженные истиранию должны обладать стойкостью при истирании. Стойкость при ударе- способность материала сопротивляться ударным воздействиям. Она хар-ка количеством работы, затраченой на разрушение стандартного образца, отнесенной к ед. объема (Дж/м³) или площади поперечного сечения (Дж/м²). Определяют на копре Педжа.

17. Упругость- способность материала деформироваться при действии нагрузок и восстанавливать первоначальную форму и объем после прекращения действии нагрузки. Такими св-вами обладают резина и сталь. Е=σ/ε закон Гука Е модуль упругости Мпа σ напряжение Мпа ε относительная деформация. Пластичность – это способность материала изменять под действием усилий свои размеры и форму без разрыва сплошности и сохранять эту новую форму после снятия нагрузки. Хрупкость- свойства материалов разрушаться под нагрузкой при очень незначительных деформациях. для хрупких материалов характерна значительная разница между пределами прочности при сжатии и изгибе.

18. Химические свойства отражают способность материала противостоять химическим эксплуатационным воздействиям а также определяют способность минеральных вяжущий материалов вступая в хим реакции с водой образовывать искусственные материалы. Свойства: растворимость(способность вещества образовывать с другим веществом однородную устойчивую систему переменного состава состоящую из двух или более компонентов), кристаллизация (свойство вещества образовывать кристаллы при переходе из одного состояния в другое).Коррозийная стойкость(способность материала не разрушаться при воздействии агрессивных сред), атмосферостойкость (св-во материала не разрушаться под влиянием климатических условий и не изменять своего состава и свойств).

19. Технологические свойства регламентируют порядок работы с материалом, например отношение каменного материала к механической обработке и переработке ли сроков схватывания.пример(асфальтную смесь укладывают при температуре 120-160градусов, в технологии бетонов особое значение имеют технологические св-ва смесей: нерасслаеваемость, формируемость, схватывание).

20. Эксплуатационные свойства это свойства влияющие в процессе эксплуатации такие как безопасность, износ, долговечность, надежность.

II Природные каменные материалы

 

1. Природными каменными материалами называют материалы и изделия получаемые из горных пород. Горная порода - это природные массивные залежи или скоп­ления обломков различной крупности, обладающие более или ме­нее определенными составом, строением и физическими свойства­ми. Каждая горная порода состоит из определенных (одного или нескольких) минералов. Минерал - это химический элемент, химическое соединение или смесь таких соединений, продукт природных физико-химических процессов, обладающий определенным химическим со­ставом, однородным строением и характерными физическими свой­ствами.

2. Группа кварца: Кварц - кристаллическая двуокись кремния, кремнезем, является одним из распространенных минералов в земной коре. Кварц входит в состав таких горных пород, как граниты, гнейсы, пески, кварцевые песчаники, кварциты и др. Кварц обычно непро­зрачен, чаще он белого, молочного цвета, спайность отсутствует, излом раковистый, жирный блеск, плотность кварца 265, твердость 7, прочность при сжатии исключительно велика, около 2000 МПа. Кварц стоек при истирании, химически неактивен: под действием кислот (кроме плавиковой) не разрушается, с щелочами при обыч­ной температуре не взаимодействует. Прозрачная кри­сталлическая разновидность кварца носит название горного хру­сталя. Опал - аморфный кремнезем, гидрат двуокиси кремния SiO₂* nH₂O. Он входит в состав многих осадочных горных пород та­ких, как диатомит, трепел, опока.Плотность 1,9...2,5. обладает меньшей прочностью и стойкостью, чем кварц. Аморфный кремнезем значительно более химически активен, чем кварц и может всту­пать во взаимодействие с известью при нормальной температуре. Это свойство используют при применении диатомитов и трепелов, а основном сложенных из опала, и изготовления вяжущих материалов. Группа алюмосиликатов: Корунд - свободный глинозем Al₂O₃. Один из наиболее твердых минералов (9 по шкале Мооса). Является ценным абразивом. Его также используют для производства высокоогнеупорных мате­риалов. Диаспор - моногидрат глинозема Al₂O₃*H₂O.Входит в состав бокситов - тонкодисперсных горных пород, богатых глиноземом (40 60%). Глинозём обычно входит в состав алюмосиликатов, химических соединений глинозема с кремнезёмом и другими окислами. Прежде всего, это полевые шпаты, наиболее часто встречающиеся минералы - это ортоклаз и плагиоклазы. Ортоклаз (калиевый полевой плат) K₂O*Al₂O₃*6SiO₂. Встречается в кислых (гра­нит) и средних (сиенит) по кислотности магматических породах. Плагиоклазы - альбит (натриевый полевой шпат) Na₂O*Al₂O₃*6SiO₂ входящий в состав кислых пород, и анортит (кальциевый полевой шпат) CaO*Al₂O₃*2SiO₂характерный для основных пород (габбро, ба­зальта). Полевые шпаты входят в состав большинства магматических горных пород» многих метаморфических и некоторых осадочных. Лабрадор - полевой шпат, разновидность плагиоклаза обра­зующий лабрадорит, горную породу, обладающую красивым сине­вато-фиолетовым отливом. Слюды - водные алюмосиликаты сложного и разнообразного состава с пластинчатым, листовым строением они легко расщеп­ляются по плоскости спайности на очень тонкие гибкие и упругие пластины. Слюды входят в состав многих горных пород –гранитов, сиенитов, слюдистых сланцев. Наиболее часто встре­чаются следующие виды слюды: • мусковит - светлая, прозрачная и химически стойкая слюда, химический состав – K*Al₂O₃*3SiO₂*H₂O; • биотит - железисто-магнезиальная непостоянного состава черного или бурого цвете, легче разрушающаяся, чем мусковит; • вермикулит - гидрослюда золотисто-бурого цвете, разно­видность биотите при нагревании вермикулит теряет воду и увели­чивается а объеме в 18, 25 раз, приобретая пористую структуру благодаря чему используется для производства теплоизоляцион­ных материалов. Каолинит - водный алюмосиликат Al₂O₃*2SiO₂*2H₂O. По внешнему виду представляет собой землистый минерал, образовавшийся, в результате разложения (выветривания) полевых шпатов и дру­гих алюмосиликатов Цвет - белый, иногда желтоватый, плотность 2.5 2.6. Широко распространен как важнейшая составная часть всех глин. Группа железисто-магниевых силикатов: Авгит (группа пироксенов) и роговая обманка (группа амфи­болов), продукт распада авгита - соли кремниевых кислот, содер­жащее железо кальций, магний. Авгит входит в состав габбро, диабазов, базальтов Рого­вая обманка является составной частью гранитов, сиенитов, диори­тов. Оливин - железо-магниевая соль ортокремневой кислоты (MgFe)₂*SiO₄. Входит в состав базальтов и диабазов. В природных условиях под влиянием воды и углекисло­го газа постепенно превращается а змеевик Mg₆(OH)₈Si₄O₁₀ ме­таморфическую горную породу. Разновидностью змеевика являет си хризотил-асбест MgO*2SiO₂*2H₂Oимеющий волокнисто кристаллическое строение. Его часто называют горным льном. Прочность на растяжение тонких волокон хризотил-асбеста очень высока, благодаря чему он используется в производстве асбесто-цемента. Кроме того, является составной частью многих теплоизо­ляционных материалов. Группа карбонатов: Кальцит (известковый шпат) - карбонат кальция CaCO₃, один из распространенных минералов земной коры, образует кристалли­ческие известняки и мраморы. При содержании в воде углекислого газа СО₂ переходит в бикарбо­нат кальция Ca(HCO₃)₂ который растворим в воде почти в 100 раз больше, чем СаСО₃. Кальцит может быть и не в виде кристаллов. В таком виде он образует мел, плотные известняки. Магнезит МgСОз встречается в виде землистых или плотных агрегатов обладающих скрытокристаллическим строением. Образует осадочную горную породу того же названия – магнезит. Доломит - двойная соль кальция и магния CaCO₃MgCO₃ бе­лого цвета с желтоватым оттенком. Слагает осадочную горную породу того же названия - доло­мит. Группа сульфатов: гипс - CaS0₄-2H₂O - типичный минерал осадочных пород; Образует горную породу гипс (природный гипсовый камень). Ангидрит - CaS0₄ - (безводный гипс) - по внешнему виду по­хож на гипс, красновато-белого или синеватого цвета, внешне напоминает мрамор. Слагает горную породу ангидрит. Почти всегда образует залежи совместно с гипсом.

3. Условия образования горных пород обусловливают их строение и свойства. Структура - это внутреннее, по всей толще, строение горной породы

 

 

4. Различают следующие виды структур:

• кристаллическую (зернисто-кристаллическую). Которая, в свою очередь, в зависимости от размера зерен (минералов) может быть грубозернистой, крупнозернистой, среднезернистой и мелко­зернистой. Кроме того, различают равномернозернистые и неравнемернозернистые структуры; кристаллической струк­турой обладают глубинные магматические горные породы, химические осадочные, некоторые метаморфические;

• скрытокристаллическую, в которой имеются лишь зачатки кристаллов, не различимых невооруженным глазом; скрытокристаллической структурой обладают излившиеся магматические по­роды (базальты);

• стекловатую, аморфную, не имеющую кристаллических об­разований, стекловатой структурой обладают излившиеся магмати­ческие породы (андезиты);

• порфировую, характеризующуюся наличием хорошо обра­зованных кристаллов, погруженных в стекловидную основную массу породы;

• землистую, образованную из мельчайших обломков рако­вин и скелетов микроорганизмов (мел, диатомит);

• пористую, ячеистую (пемза, туф);

• ракушечную, образованную из сцементированных раковин и панцирей моллюсков (известняк-ракушечник)

Текстура (сложение) характеризуется относительным расположением породообразующих минералов. Различают сланцеватую, понтонную, землистую, пемзовидную, ракушечную, кавернозную текстуры. Минеральный состав и структура определяют плотность, проч­ность, декоративные и все другие свойства каменного материала.

 

5. Магматические горные породы делятся на глубинные и излившиеся. Глубинные (интрузивные) породы образовались в результате остывания магмы на большой глубине от поверхности земли в ус­ловиях высокой температуры и высокого давления. Глубинные горные породы обладают рядом общих свойств весьма малой пористостью и следовательно, большой плотностью и высокой прочностью. В связи с очень малой пористостью эти по­роды обладают весьма низким водологлощением, хорошей моро­зостойкостью, но высокой теплопроводностью. Средние показатели важнейших строительно-технических свойств таких пород: плот­ность 2600...3000 кг/м³. прочность при сжатии 100...300 Мпа, водопоглощение менее 1% по объему. Граниты - зернисто-кристаллическая порода, состоящая из кварца (20…40%), полевых шпатов (40…70%) и слюды (5...20%). Граниты имеют высокую механическую прочность при сжатии 100...250 МПа (иногда до 300 МПа). Сопротивление растяжению как у всех каменных материалов невысокое и составляет лишь около 1/30… 1/40 от сопротивления сжатию. Пористость гранитов не превышает 1…1,5%. Водопоглощение по объему не более 05%. что обеспечивает высокую морозостойкость. Гранит, как и большинство других плотных магматических пород, обладает высоким сопротив­лением истирали. Граниты благодаря своим техническим свойствам дол­говечная, и поэтому широко используется в строительстве: для за­щитной облицовки гидротехнических сооружений, набережных, мостов, цоколей зданий, полов общественных зданий, в качестве щебня для высокопрочного бетона. Сиениты - занимают около 2.65% магматических пород. Они окрашены в розовые серые и зеленоватые тона, что зависит от цвета полевых шпаков. Сиениты состоит из калиевых (50…70%) и натриевых (10…30%) полевых штагов темноокрашенных минера­лов (10…20 %) Если присутствует кварц, то породу называют кварцевым сиенитом. По физико механическим свойствам сиениты близки к гранитам, несколько уступая им в прочности из-за отсутст­вия кварца. Диориты - темно-серая мелкокристаллическая порода, со­стоящая из полевых шпатов (плагиоклазов) (около 75%) и темноокрашенных минералов (порядка 25%). Плотность 2800…3000 кг/м³ по прочности превосходят граниты и сиениты: прочность при сжа­тии 150...200 Мпа. Отличаются повышенной ударной вязкостью. Применяют для облицовки и в дорожном строительстве (брусчатка и т.п.) Габбро - крупнокристаллическая порода, темно-серого или почти черного цветах, что объясняется темной окраской плагиокла­зов (содержание около 50%) и темноокрашенных минералов (также порядка 50%). Плотность 2900…3300 кг/м³. Предел прочности при сжатии 200…350 Мпа. Габбро характеризуется высокой морозо­стойкостью и стойкостью против выветривания, хорошо полируется и имеет красивую текстуру, благодаря чему применяется для обли­цовки. Габбро используется также для покрытия дорог и для изго­товления щебня. Лабрадорит - разновидность габбро - очень декоративная по­рода, как правило черного цвета с синим или зеленым отсветом, состоящая из минерала лабрадор. Широко применяется для обли­цовки, изготовления памятников. Излившиеся массивные горные породы имеют или порфиро­вую или скрытокристаллическую стекловидную структуру. К породам, имеющим порфировую структуру, относится квар­цевые порфир, бескварцевый порфир, порфирит. Кварцевые порфиры по своему составу и своим физико-механическим свойствам близки к гранитам, но в силу своей неод­нородной структуры более хрупки и менее стойки на истирание и выветривание. Бескварцевые порфиры по своему составу близки к сиени­там, но обладают худшими физико-механическими свойствами. Порфирит - аналог диорита - излившиеся массивные породы, обладающие скрытокристаллической или стекловатой структурой, характеризуются плотностью, высокой прочностью, вязкостью, низкой истираемостью. Исключе­ние в этой группе составляет трахит. Трахиты - аналог сиенита - характеризуются заметной порис­тостью (плотность 2000…2200 кг/м³) в силу чего предел пресности при сжатии трахитов невысок - 50...90 Мпа, а морозостойкость, стойкость на истирание ниже, чем у сиенитов. Их используют как стеновой мате­риал, щебень для облегченного бетона, кислотостойкий материал. Андезиты - излившиеся аналоги диоритов - порода серого или желтовато-серого цвета, структура неполнокристаллическая (ино­гда порфировая) или стекловатая. Плотность андезитов 2200…2700 кг/м³ предел прочности при сжатии – 60…240 МПа - в зависимости от плотности и содержания темноокрашенных мине­ралов. Андезиты применяют к качестве кислотостойкого материала. Базальты - самая распространенная излившаяся горная поро­да, аналог габбро - породы темно-серого или черного цвета, скрытокристаллической или тонкозернистые (иногда порфировые), очень плотные (2700…3300 кг/м³) предел прочности при сжатии колеблется в широких пределах от 110 до 500 МПа (в среднем 200 250 МПа). Применяются главным образом в виде бутового камня и щебня для бетонов, в дорожном строительстве (для мощения дорог и улиц, например, брусчатка на Красной площади). Особо плотные породы использу­ют в гидротехническом строительстве. Базальты являются исход­ным материалом для литых каменных материалов и высококачест­венной минеральной ваты. Диабазы - мелкозернистая порода черного цвета, аналог габ­бро, обладают типичной диабазовой микроструктурой. Диабазы отличаются высокой твердостью и прочностью на сжатие (110...330 иногда до 450 МПа) и вязкостью, что обусловле­но большим содержанием железисто-магнезиальных силикатов и свойственной этим породам структурой. Диабазы обладают высо­кой стойкостью при истирании и применяются в виде брусчатки для мощения дорог и улиц. Излившиеся обломочные породы - рыхлые или цементиро­ванные - легкие пористые материалы характеризующиеся малой теплопроводностью и достаточной морозостойкостью. Вулканический пепел и песок - наиболее мелкие частицы ла­вы, обломки отдельных минералов, выброшенные при извержении вулкана. Размеры частичек пепла колеблются от 01 до 2 мм. Вулканический пепел и песок в силу быстрого остыва­ния имеют стеклообразное строение и следовательно, обладают определенной химической активностью, благодаря чему при добав­лении извести или цемента (а иногда и самостоятельно) они спо­собны к гидравлическому твердению Применяются как активная минеральная добавка к вяжущим. Пемза - очень пористая (до 80%) легкая порода в виде кусков размером 5 100 мм. Плотность пемзы в куске 300...900 кг/м³, низкая теплопроводность -0.14..0.23 Вт/мК. Прочность пемзы невелика - 2...4 Мпа, но это достаточно для использования ее в качестве заполнителя при про­изводстве легких бетонов. Кроме того, пемза используется в моло­том виде как добавка к цементам и в качестве абразивного порошка (твердость пемзы около 6). Вулканические туфы - горные породы, образовавшиеся из вулканических пеплов. Вулканические туфы - пористая порода (пористость 30. 40%) в основном с замкнутыми порам, что обу­словливает их высокую морозостойкость; средняя плотность 800...1800 кг/м³ теплопроводность - не более 0.4 Вт/мК. Туфы используют как облицовочный материал, для изготовле­ния стеновых блоков, а также в виде щебня для легких бетонов. В тонкомолотом виде туф используют как добавку к цементам. Наиболее уплотненные вулканические туфы называются трасами. Туфовая лава - разновидность вулканических туфов, образо­вавшаяся при попадании пепла и пемзы, а огненно-жидкую лаву. По структуре, свойствам и областям применения туфовая лава анало­гична вулканическим.

 

6. Осадочные горные породы. Характерной особенностью осадочных горных пород является слоистость (залегание пластами), возникающая при постеленном образовании пласта из механических осадков или ор­ганогенных отложений. В зависимости от условий образования осадочные породы де­лятся на три основные группы: 1) механические отложения (обломочные): - рыхлые - валунный камень гравий, песок, глина. - образо­вавшиеся в результате разрушения магматических и других горных пород: - цементированные - песчаники, конгломераты, брекчии об­разовавшиеся из рыхлых горных пород в результате цементирова­ния «природными цементами» (известковыми, кремнистыми). 2) органогенные отложения: известняка известняки- ракушечники, мел, трепел, опока. 3) химические (хемогенные) осадки гипс, доломив магнезит некоторые виды известняков, образовавшихся в результате осаж­дения из водных растворов. Механические осадочные горные породы могут быть рыхлы­ми и сцементированными. Рыхлые механические осадочные породы - валунный камень гравий, песок применяются как заполнитель для бетонов и рас­творов. Подстилающий слой в дорожных одеждах. Пески являются также составной честью сырьевой смеси при производстве стекла керамических материалов силикатного кирпича. Глина - тонкодисперсный землистый материал, более чем на 50% сложенный из частиц размером менее 0.01 мм. причем не ме­нее чем 25% из них имеют размеры менее 0.001 мм.Глины находят большое применение они являются основным сырьем при производстве керамических материалов, как компонент сырьевой смеси при производстве цементов. Сцементированные механические осадочные породы обра­зовались из рыхлых залежей под действием минерализованных вод и давления вышележащих слоев: песчаники, брекчии, конгломера­ты. Песчаники состоят из зерен кварцевого песка, сцементированного природным цементом, например карбонатом кальция СаСO₃ водным кремнеземом SiO₂nH₂O гипсом CaS0₄2H ₂O. В зави­симости от цементирующего вещества песчаники называют известковыми, кремнистыми и т. д. Песчаники используют для фундаментов, стен неотапливаемых зданий подпорных стенок, тротуаров, особо стойкие - для облицо­вок: кроме того, их используют для изготовления щебня для бетона, штучных камней для дорожного строительства. Брекчии и конгломераты - породы состоящие из сцементи­рованных зерен гравия (конгломераты) или из остроугольных с ше­роховатой поверхностью зерен щебня (брекчии) В основном их используют как местный материал для получения щебня. Органогенные осадочные горные породы в основном состоят из карбоната кальция СаСОз или аморфного кремнезема SiO₂nH₂O. Известняки плотные – широко распространенная горная поро­да, состоящая в основном из кальцита СаСОз, кроме кальцита они содержат примеси магнезита, глины кремнезема. Цвет известняков в зависимости от примесей может быть белым, светло-серым, се­ровато-кремовым или желтоватым. Плотность известняков -2000…2600 кг/м³. Прочность при сжатии 15…150 МПа. твердость небольшая – 3…3.5. что позволяет легко добывать и обрабатывать известняк в кислых средах, в том числе при воздействии углеки­слого газа, известняки нестойки. Мраморовидные известняки - переходные породы от плот­ных известняков к мраморам. Они имеют большую, чем у известняков плотность (2600. 2800 кг/м³) и прочность (60..180 МПа). При­меняются для облицовки зданий. Известняк-ракушечник - пористая порода, состоящая из рако­вин и панцирей моллюсков, сцементированных природным извест­ковым цементом Плотность ракушечника – 900...1800 проч­ность при сжатии – 0,4…12 МПа. Он имеет низкую теплопровод­ность, легко распиливается, благодаря чему его используют как ме­стный стеновой материал в виде камней и блоков.Декоративные разновидности ракушечника применяются как облицовочный мате­риал. Мергель - тесная природная смесь известняка с глиной (25...60%) плотного землистого сложения (средняя плотность 2100...2700 кг/м³). Мергель легко выветривается, не водостоек, не морозостоек. Применяется для производства извести, цемента, замазок. Мел - землистая горная порода, состоящая из мельчайших частиц раковин и скелетов морских микроорганизмов, представляет собой почти чистый кальцит CaCO₃. Пористость мела - до 40%. твердость 1. Используют при производстве извести, цемента, стек­ла и благодаря высокой дисперсности для приготовления красок и шпаклевок. Диатомиты и трепелы — слабосцементированные или рыхлые землистые породы белого, серого или желтоватого цвета, в основ­ном состоящие из аморфного кремнезема SiO₂nH₂O. Диатомиты и трепелы - легкие пористые породы (плотность 350..950 кг/м³) обладающие весьма низкой теплопро­водностью (0.150.20 Вт/мК). Диатомит и трепел содержат до 75..96% активного кремне­зёма, поэтому они являются лучшей активной минеральной добав­кой к вяжущим. Кроме того, они используются при производстве теплоизоляционных материалов. Опока - тонкопористая или плотная порода, образовавшаяся в результате уплотнения со временем под давлением вышележащих слоев диатомитов и трепелов. От трепелов отличается большей однородностью и раковистым изломом. Для строителей интерес представляют сульфаты и карбонаты кальция и магния: магнезит, доломит, гипс, ангидрит, известко­вый туф. Магнезит - порода, состоящая в основном из минерала магне­зита MgCO₃, по структуре кристаллическая или аморфная, серого, белого или желтого цвета. Используется для получения магнези­ального вяжущего - каустического магнезита, а таске для произ­водства огнеупорных материалов. Доломит - плотная порода, состоящая в основном из минера­ла доломита CaCO₃ MgCO₃с примесью глины, оксидов железа и др. По структуре и свойствам доломит близок к плотным известня­кам плотность – 2200…2800 кг/м³ прочность - 5О...20О Мпа. Из доломита получают щебень для бетона, его применяют а качестве строительного камня, для производства каустического доломита, огнеупорных материалов. Гипс (природный гипсовый камень) - горная порода обычно белого или серого цвета, состоящая из минерала того же названия CaSO₄ 2H20. По структуре зернисто-кристаллический. Плотность 2000...2300 кг/м³. твердость 1.5-2, Применяется для производства гипсовых вяжущих. Ангидрит - плотная горная порода, состоящая в основном из минерала ангидрита CqSO₄. Цвет ангидрита белый с голубым или серым оттенком, плотность 2100 кг/м³. прочность при сжатии дости­гает 70,..80 МПа. Более твердый, чем природный гипсовый камень (3...3.5). Применяется для производства гипсовых вяжущих, и внутренней отделки и скульптурных работ. На открытом воздухе быстро переходит в гипс. Известковый туф образовался в результате выпадения в осадок CaCO₃ из подземных углекислых вод. Их структура порис­тая, ноздреватая, водопоглощение 13. 14%; плотность известко­вых туфов 1400...1800 кг/м³. Прочность при сжатии колеблется в пределах 5...80 Мпа. Они легко поддаются распиловке и используются для внутренней облицовки помещений.

7. Метаморфические горные породы. Метаморфизация магматических горных пород обычно ухудшает их строительно-механические свойства: происходит перекри­сталлизация, образование сланцеватости и резкое падение меха­нических свойств в направлении слоев. Метаморфизация осадоч­ных пород, напротив, обычно улучшает их строительно механические свойства за счет образование более плотной равно­мерно зернистой структуры. Из метаморфических горных пород в строительстве применяют гнейсы, мраморы, кварциты. глинистые сланцы. Гнейсы, образовавшиеся из гранитов в результате перекри­сталлизации, имеют ленточное или сланцеватое сложение и могут сравнительно легко раскапываться по плоскостям сланцеватости; в направлении перпендикулярном сланцеватости, мало отличаются от гранитов прочность при сжатии 100...2500 Мпа. Цвет серый, темно-серый темно-красный средняя плотность 2600...2900 МПА. Применяются гнейсы для изготовления бутового камня шашки для мощения, кладки фундаментов, в качестве ма­териала для щебня, плит облицовки, тротуарных плит. Глинистые сланцы - твердая порода сланцеватого сложения получившаяся из глин, темно-серого или темно-вишневого цвета; легко раскалывается на тонкие (2...8 мм) ровные плитки. приме­няемые как один из самых долговечных кровельных материалов. Из глинистого сланца изготавливают плиты для внутренней облицовки лестничные ступени, плиты для полов. Мраморы - широко распространенная горная порода образо­вавшаяся из известняков в результате огромного многостороннего давления в условиях высоких температур и состоящая из плотно сросшихся между собой кристаллов кальцита CaCO₃ иногда с примесью доломита CaCO₃ MgCO₃. Мраморы могут быть сак чисто белые так исамых разнообразных цветов с характерным мраморовидным рисунком. Средняя плотность мраморов составляет 2600...2800 кг/м³ прочность при сжатии – 50...300 Мпа. Мраморы хорошо полируются. Мрамор широко применяется как декоративный и отделочный материал для внутренних частей зданий. Для наружных облицовок его применять не рекомендуется, поскольку кальцит не стоек к действию влаги и кислотных оксидов в том числе и СО₂, в большом количестве содержащихся в атмосфере современных городов. Не следует применять мрамор для полов с большой интенсивностью движения. Мраморную крошку используют как заполнитель для цветных цементных и асфальтовых бетонов. Кварциты - прочная и твердая порода образовавшаяся из кремнистых песчаников. Кварцит состоит их сросшихся между со­бой кристаллов кварца. Цвет кварцитов белый, красный, темно вишневый. Кварциты очень стойки к выветриванию, имеют высокую плотность (2600…2700 кг/м³) и прочность (250...400 иногда до 500 МПа) из-за большой твердости (7) трудно обрабатываются. Кварциты применяются в ответственных частях зданий и сооруже­нии, используют в качестве облицовочного материала, для бута, щебня в качестве сырья для получения кислотоупорного материа­ла, огнеупоров.

8. Области применения каменных материалов: Магматические горные породы применяют для облицовки зданий, набережных, мостовых, цоколей зданий а так же в дорожном строительстве; органические горные породы в качестве сырьевой смеси для изготовления кирпичей, цемента, так же для изготовления щебня; метаморфические горные породы для внутренней облицовки зданий.

9. Виды и марки природных каменных материалов. Взависимости от степени обработки различают • грубообработанные каменные материалы (валунный камень, бутовый камень, гравий, щебень, песок). • штучный камень (блоки плиты, плитки, шашка, брусчатка); • профилированные изделия (бортовой камень). Грубообрабстанные каменные материалы. валунный камень – грубообработанные, преимущественно округ­лой формы, природные обломки скальных горных пород размером более 100мм. Валуны размером до 250 ммназывают сырцом, тек как их можно применять для дорожных работ. Галька представляет собой окатанные водой обломки горных пород размером 80..100мм. Гальку применяют для устройства ос­нований, дренажей, но чаще измельчают и используют как щебень. Гравий - природный зернистый сыпучий материал, состоящий из окатаных обломков размером 5…120 мм. Бутовый камень - куски камня неправильной формы разме­ром 150…500 мм.массой до 20...40 кг. Щебень - зернистый сыпучий материал с зернами крупностью 5...120 мм получаемый дроблением горных пород, гравия и валу­нов. Встречается природный щебень, называемый дресвой. Песок -зернистый сыпучий материал, состоящий из частиц раз­мером менее 5 мм, получаемый рассевом природных гравийно-песчаных смесей. Штучный камень. Стеновые камни получают из туфов и пористых известняков путем выпиливания из массива горной породы или распиловки бло­ков-заготовок. Основные размеры стеновых камней: 390x190x180; 490x240x188; 390x190x283 мм. Каждый такой камень заменяет а кладке 8-12 кирпичей Стеновые блоки (объемом не менее 0,1 м³). Плиты: • для внешней обли­цовки (гидротехниче­ских сооружений, зданий, цо­колей опор мостов, специаль­ной облицовки), • для внутренней облицовки. • для полов и каменных сту­пеней. • тротуарные.По способу обработки плиты могут быть: • пиленые толщиной 25... 59 мм; • резаные толщиной 60. 300 мм. • тесаные толщиной 100.. 200 мм. • Кровельные плитки (природный шифер) размером от 250x150 до 600x350 мм. толщиной 4. 8 мм Их получают раскалы­ванием и обрезкой глинистого сланца Это самый долговечный (сотни лет) кровельный материал. Шашка для мощения - грубоколотые камни неправиль­ной формы, приближающиеся к призме или усеченной пирамиде. Пакеляжная шашка применяется для устройства оснований для до­рожного покрытия. Брусчатка - колотые и тесаные бруски камня, прибли­жающиеся по форме к параллелепипеду, имеющие по лицу форму прямоугольника, применяют для дорожного покрытия. Профилированные изделия. Бортовой камень. Служащий для отделения проезжей части дороги от тротуара. Природные каменные материалы по средней плотности де­лятся на легкие (плотность менее 1800 кг/м³) и тяжелые (плотность более 1800 кг/м³) . По прочности на сжатие каменные материалы делятся на сле­дующие марки (кгс/см²) легкие - 4. 7, 10. 15. 25. 35,50. 75. 100.150. 200; тяжелые - 100. 150. 200. 300. 400. 500, 600, 800, 1000. 1200и более. По морозостойкости каменные материалы разделяют на мар­ки: 10. 15. 25.50 100,150. 200, 300 и 500Высокую морозостойкость имеют плотные камни с равномерно-зернистой структурой. По водостойкости в строительстве применяют каменные материалы со следующим коэффициентом размягчения 0.6 0.75, 0.9 и 1. Коэффициент размягчения камня, применяемого для гидротех­нических сооружений и фундаментов должен быть не менее 0.6. для наружных стен зданий - не менее 0.6. При устройстве дорожных покрытий, полов, лестниц и т п важ­ное значение имеют истираемость и износостойкость. Мелкокристаллические материалы при истирании становятся слишком скользкими, поэтому для дорожных покрытий, полов, лестниц сле­дует применять среднезернистые материалы которые при истира­нии остаются немного шероховатыми. При выкашивании крупных зерен в процессе истирания в камне образуются выбоины. Теплостойкость каменного материала зависит от его минера­логического состава. Некоторые материалы при повышенной тем­пературе разлагаются (гипс при 100 *С. известняк при 900°С), дру­гие каменные материалы (например гранит, порфиры) растрески­ваются при пожаре вследствие разгонного теплового расширения составляющих их минералов.

10. Природные каменные материалы как заполнители для бетона. В цементном бетоне большая часть объема, обычно свыше 70%, заполнена естественными каменными материалами: песком, щебнем или гравием. Эти материалы называют заполнителями для бетона. Когда испытываются естественные каменные материалы для их последующего использования в бетоне, основное внимание уделяется возможности составления из них смеси с наименьшим объемом пустот. Существуют два основных направления в подборе зернового состава смеси. В одном случае смесь подбирается из частиц, имеющих различные размеры, - от наименьшего до наибольшего; это так называемые смеси с непрерывной гранулометрией; в другом случае смесь составляется из набора частиц, в котором отсутствуют частицы в пределах определенных размеров; это так называемые смеси с прерывистой гранулометрией. Различают заполнители плотные - для тяжелых бетонов и пористые - для легких. По размеру и форме зерен заполнители делят на крупные (гравий, щебень) и мелкие (песок). Подбор заполнителей существенно влияет на свойства бетона и его стоимость.

11., 12. Щебень, гравий как заполнитель для бетона. Щебень и гравий выпускают в виде следующих основных фракций: 5(3)…10, 10…20, 20…40, 40…80 (70), 80…120 мм. При использовании отдельных фракций или смеси фракций щебня или гравия полные остатки на контрольных ситах d, D, 1,25D должны соответствовать указанным рис 20, Для определения размера зерен крупнее 80 (70) мм следует применять проволочные кольца-калибры различного диаметра в зависимости от ожидаемой крупности щебня (гравия) 90, 100, 110, 120 мм и более. Щебень из гравия должен содержать дробленые зерна в количестве не менее 80% по массе. Допускается по согласованию с потребителем выпуск щебня из гравия с содержанием дробленых зерен не менее 60%. Форму зерен щебня и гравия характеризует содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы. Гравий не должен содержать зерен пластинчатой и игловатой формы более 35% по массе. Плотность исходной горной породы щебня и гравия для бетона должна быть от 2000 до 2800 кг/м3. Морозостойкость щебня и гравия характеризуют числом циклов замораживания и оттаивания, при котором потери массы (в %) не превышают установленных значений. Щебень и гравий по морозостойкости подразделяют на следующие марки: F 15; F25; F50; F100; F150; F200; F300; F400. Допускается оценивать морозостойкость щебня и гравия по числу циклов насыщения в растворе сернокислого натрия и высушивания.

12. См выше.

13. Песок – неорганический сыпучий материал с крупностью зерен до 5 мм. Природный песок и песок из отсевов дробления горных пород применяются в качестве мелкого заполнителя для тяжелых, легких, мелкозернистых, ячеистых цементных бетонов, силикатных бетонов, строительных растворов, приготовления сухих смесей, асфальтобетонов, устройства оснований и покрытий автомобильных дорог как совместно с крупным заполнителем, так и самостоятельно. Истинная плотность песков для строительных работ должна составлять от 2,0 до 2,8 г/см3. По происхождению пески могут быть речные, морские, горные (овражные). Форма зерен у речных и морских песков окатанная, поверхность гладкая. Это ухудшает сцепление песка с цементным камнем. Горный (овражный) песок и песок из отсевов дробления состоят из остроугольных, шероховатых зерен, которые лучше сцепляются с цементным камнем. Однако горный (овражный) песок чаще загрязнен пылью и глиной, органическими примесями и часто нуждается в промывке. Большое значение имеет гранулометрический (зерновой) состав применяемого песка. Для определения гранулометрического состава песок предварительно просеивают через сита с размером ячеек 5 и 10 мм. Остатки на этих ситах характеризуют гравелистость песка. Затем 1000 г песка просеивают через стандартный набор сит с размером отверстий 2,5; 1,25; 0,63; 0,315 и 0,16 мм. Пески из отсевов дробления в зависимости от прочности горной породы и гравия разделяют на марки. Изверженные и метаморфические горные породы должны иметь предел прочности при сжатии не менее 60 МПа, осадочные породы – не менее 400 МПа. Песок, предназначенный для применения в качестве заполнителя для бетонов, должен обладать стойкостью к химическому воздействию щелочей цемента. Стойкость песка определяют по минералого-петрографическому составу и содержанию вредных компонентов и примесей. Вредными примесями в песке являются: • аморфные разновидности диоксида кремния, растворимого в щелочах (халцедон, опал, кремень и др.); • сера, сульфиды и сульфаты (гипс, ангидрит и др.); • слоистые силикаты (слюды, гидрослюды, хлориты и др.); • магнетит, гидроокиси железа, апатит, нефелин, фосфорит; • органические примеси, уголь, графит, горючие сланцы. Природный песок при обработке раствором гидроксида натрия (колориметрическая проба на органические примеси) не должен придавать раствору окраску, соответствующую или темнее цвета эталона.

14.. Природные каменные материалы – это сырьё для цемента и керамики, стекла. Главные сырьевые материалы естественного происхождения представлены преимущественно осадочными горными породами различной степени плотности. К ним относят: 1) гипсовый камень или природный гипс, используемый для получения гипсовых вяжущих веществ, сульфатированных шлаковых цементов и как добавка к портландцементу; 2) магнезит, представляющий собой карбонат магния, и доломит - кальциевомагниевый карбонат, из которых соответственно получают каустический магнезит и каустический доломит, относящиеся к воздушным вяжущим веществам; 3) известковые горные породы в виде зернисто-кристаллического известняка, плотного известняка, землисто-рыхлого известняка или мела, известкового туфа, известняка-ракушечника и оолитового известняка, состоящие из карбоната кальция и используемые для получения строительной извести (воздушной и гидравлической), романцемента, портландцемента, глиноземистого цемента и ряда таких смешанных цементов, как известково-шлаковый, известково-зольный, известково-пуццолановый, известково-глинистый и др.; 4) мергели - плотные карбонатные породы, состоящие из смеси глинистых частиц и карбоната кальция, используемые как основное сырье для получения цементов; 5) всевозможные глины и каолины, используемые совместно с известняками в качестве главных сырьевых материалов при составлении сырьевых смесей в производстве цементов; 6) бокситы - естественные горные породы, состоящие из гидратов глинозема с некоторыми примесями, как основное сырье при получении глиноземистого цемента.

15. Большая часть минералов находится в твердом состоянии и обладает преимущественно кристаллической формой. Многие минералы анизотропны, т.е. их строение не одинаково в различных направлениях, в результате чего они обладают различными свойствами по разным направлениям (кристаллографическим слоям). В отличие от кристаллических тел аморфные тела 3(например, опал, стекло) изотропны, и их физические свойства одинаковы по всем направлениям. Плотность (истинная) зависит от химического состава, атомной массы элементов, их ионных радиусов и валентности, структуры. Наибольшее распространение имеют минералы с плотностью от 2 до 4 г/см3. Однако встречаются минералы с плотностью меньше 1 (озокерит) и до 20 г/см3 и выше (осмистый иридий). Числовые значения плотности помимо диагностических характеристик имеют практическое значение при оценке качества минерального сырья. Твердость характеризует поверхностную прочность минерала. Существует десятибалльная шкала твердости Мооса, в которой в качестве эталона принята твердость десяти минералов, расположенных по возрастающей твердости. Показатель твердости материала позволяет косвенно судить о механических свойствах горной породы. Спайность – способность минералов раскалываться по определенным направлениям с образованием гладких зеркальных поверхностей – плоскостей спайности. Одни минералы легко расщепляются на тончайшие пластинки в одном (например, слюда) или нескольких направлениях, у других она проявляется плохо или совсем отсутствует. Спайность служит важным диагностическим признаком минералов и вместе с показателем твердости способствует предварительной оценке механических свойств каменных материалов. Излом – характеристика неровной поверхности раскола минерала, прошедшего не по направлениям спайности. Среди разнообразных видов излома выделяют: ровный, ступенчатый, неровный, раковистый, занозистый, землистый и др. Окраска – важный диагностический признак минералов; кроме того, он имеет определяющее значение для декоративной характеристики природного камня. Окраска обусловлена присутствием красящих элементов (хромофор) в составе минерала, в частности, Cr, Mn, Fe и др., или посторонних тонко окрашенных примесей. Блеск возникает в результате отражения световых лучей от поверхности минерала и имеет важное диагностическое значение. Одновременно он является характеристикой декоративных или ювелирных достоинств минерала. Блеск появляется под влиянием показателя преломления светового луча при прохождении в кристаллической среде минерала и коэффициента его поглощения данной средой. При небольшом показателе преломления у прозрачных минералов возникает очень сильный алмазный (неметаллический) блеск. В природе преобладают минералы со стеклянным блеском, имеющие средние показатели преломления 1,3…1,9.

16. Скопления горных пород в земной коре называют месторождениями. Разработка месторождений (добыча горных пород) происходит в карьере. В зависимости от условий залегания разработка горных пород может вестись открытым способом в карьерах, реже подземным или подводным (рыхлые горные породы залегают сравнительно неглубоко от поверхности воды в реках или озерах) способами. Методы добычи и обработки природного камня зависят от вида конечной продукции (щебень, стеновые камни, облицовочные плиты и т.п.) В начале проводятся вскрышные работы - удаляют верхний наносной слой, а затем снимают верхние выветрившиеся слои горной породы. Работы в карьере обычно ведут уступами. Высота уступа колеблется от 2 до 10 м. Для рыхлых горных пород принимают меньшую высоту, чем для скальных (по условиям техники безопасности). Массивные горные породы, предназначенные для производства дорожно-строительных материалов (щебня) с признаками выветривания, разбитые небольшими трещинами, разрабатывают экскаваторами. При большей сплошности и прочности массива породы разрабатываются взрывным способом. Взорванную породу грузят экскаватором в транспортные средства и направляют на переработку на дробильно-сортировочные заводы, а также на передвижные камнедробильные сортировочные установки. Рыхлые горные породы (валуны, гравий, песок) добывают открытым способом, как правило, одно- и многоковшовыми экскаваторами. Недопустимо производить разработку камня, предназначенного для последующего получения облицовочных плит или стеновых блоков, взрывным методом, так как в этом случае камень делается трещиноватым и непригодным для обработки. Средние и мягкие породы (мрамор, известняк, вулканический туф) добывают в карьерах с помощью камнерезных машин,снабженных твердосплавными (или с алмазными насадками) дисковыми или цепными пилами. При этом из массива вырезают блоки в форме прямоугольного параллелепипеда шириной и высотой 0,2…2 м, длиной до 2,8 м. В случае, если необходимо добыть блок камня большего размера (2…10 м), используют установки с канатными пилами. Вырезка стеновых камней машинами с дисковыми пилами Твердые породы (гранит, сиенит и др.) обычно разрабатывают, отделяя сначала крупный монолит; затем его делят на блоки, из которых на камнеобрабатывающем заводе получают требуемые изделия. Отделение монолита может осуществляться несколькими способами: буроклиновым, строчечным бурением и канатными пилами с алмазными насадками. Чаще других применяется буроклиновой способ. Он заключается в том, что отделяемый объем камня обуривается по контуру перфораторами, в полученные отверстия (шпуры) вводятся гидравлические или механические клинья или расширяющиеся составы на основе минеральных вяжущих веществ – так называемый тихий взрыв. С их помощью монолит породы раскалывают по требуемой плоскости. В старину для этой цели применяли силу замерзающей воды или набухающей древесины. Этот метод базируется на крайне низкой прочности камня на растяжение (для гранита Rраст составляет 5…8 МПа при сжатии Rсж - 100 МПа).

 

 

Природные каменные материалы.

1. Горными породами называют природные образования, состоящие из отдельных минералов и их ассоциаций. Состоят горные породы из минералов, однородных или неоднородных,
которые твердо или рыхло соединяются.
Нередко они состоят из сцементированных обломков различных пород,
иногда с присутствием вулканического стекла.
Горные породы сформировались в резу