Эксплуатационно-технические свойства горных пород
Свойства природных каменных материалов определяют область их применения.
По средней плотности природные каменные материалы бывают:
– обыкновенные (тяжелые) – со средней плотностью более 1800 кг/м3;
– легкие – со средней плотностью не более 1800 кг/м3 (пористого строения).
Прочность при сжатии в воздушно-сухом состоянии определяет марку каменного материала:
с Ml00 до Ml000 (Rсж с 10 до 100 МПа) – характеризуются как обыкновенные или тяжелые;
с М4 до М200 (Rсж с 0,4 до 20 МПа) – относятся к легким.
Природные каменные материалы – типично хрупкие материалы, разрушающиеся без заметных деформаций, прочность при сжатии у них в 10–20 раз выше, чем при растяжении.
По морозостойкостикаменные материалы делят на марки:
- обыкновенные (тяжелые) – с F15 до F500;
- легкие – с F10 до F25.
Поводостойкостикаменные материалы разделяют на группы с коэффициентами размягчения 0,6; 0,75; 0,9 и 1.
Коэффициент размягчения камня, применяемого для гидротехнических сооружений и фундаментов, должен быть не менее 0,8, для наружных стен зданий – не менее 0,6.
Огнестойкостьзависит от минерального состава горных пород. Некоторые минералы при повышенной температуре разлагаются (гипс – при 100 °С, известняк – при 900 °С). Горные породы, содержащие зерна кварца (гранит, порфиры, кварцит), при пожаре растрескиваются.
Для каменных материалов, предназначенных для дорожных покрытий, полов промышленных зданий, большое значение имеют такие свойства, как стойкость к истиранию, износуи т.д.
Для каждого вида природных каменных материалов и изделий конкретные технические требования устанавливаются ГОСТами, СНиПами или ТУ в зависимости от их назначения и условий эксплуатации.
Для оценки основных физико-технических свойств используют сведения из учебной, специальной, справочной литературы [1…4, 6…13], нормативной документации 25…28, рекламных проспектов, а также приложений 8…15 данного учебного пособия. Итоговые результаты рекомендуется представлять в виде таблицы
(форма табл. 3.14).
Физико-технические свойства природных каменных материалов взаимосвязаны между собой и во многом предопределяются минеральным составом и структурой пород и их однородностью.
Форма таблицы 3.14
Характеристика минералов и горных пород
| Наименование показателей | Минералы и горные породы | ||||
| Классификация по генетическому происхождению | |||||
| Минеральный состав | |||||
| Средняя плотность, кг/м3 | |||||
| Предел прочности при сжатии, МПа | |||||
| Пористость,% | |||||
| Водопоглощение, % | |||||
| Твердость | |||||
| Истираемость, г/см2 | |||||
| Долговечность | |||||
| Морозостойкость, циклы | |||||
| Водостойкость (по коэффициенту размягчения) |
В частности, мономинеральные мелкокристаллические разности пород обрабатываются легче, чем крупнокристаллические или с включением минералов повышенной твердости (кварц, гранит и др.) [8].
Требования к стеновым, облицовочным, конструкционным и другим природным материалам на основе горных пород устанавливаются стандартами [25…28, 33, 34]. Технические требования к горным породам для бутового камня, облицовочных плит и стеновых изделий представлены в приложении [25].
Горные породы используются не только после механической переработки в виде природных каменных материалов и изделий, состав, строение и свойства которых близки к исходным горным породам, но и как сырьевые материалы для получения искусственных строительных материалов по различным технологиям, часто включающим температурную обработку, и способствующим изменению состава, строения и свойств исходных материалов.
Итоговые результаты рекомендуется представлять в виде таблицы (форма табл. 3.15).
Форма таблицы 3.15
Области применения горных пород
| Назначение | Вид материалов и изделий | Рекомендуемые горные породы |
Дополнительная информация, включающая исторические и географические сведения о природных каменных материалах, содержится в [6…13].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Качество строительных материалов определяется степенью соответствия их свойств техническим требованиям с учетом климатических и иных условий работы конструкций и сооружений.
Используя данное учебное пособие, можно ознакомиться с ключевыми свойствами ряда природных и искусственных материалов, наиболее широко применяемых в строительстве в условиях Восточной Сибири. Перечень обязательных испытаний этих материалов, методики их определения и предъявляемые к ним требования приведены в соответствии с действующими ГОСТами и техническими условиями.
Учебное пособие способствует расширению и закреплению знаний, полученных студентами на занятиях по дисциплине «Материаловедение. Технология конструкционных материалов», а также подготавливает к освоению процедуры оценки качества изделий при их приемке, рассматриваемой при изучении дисциплины «Стандартизация и метрология».
Современные лаборатории оснащаются не только традиционным оборудованием (прессы, разрывные машины, весы, морозильные камеры), но и ультразвуковыми приборами и установками для неразрушающего контроля, климатическими камерами (камерами погоды) для оценки долговечности материалов, оборудованием для исследования естественной радиоактивности строительной продукции.
Для более подробного и детального изучения теоретических вопросов и нормативных требований целесообразно обращение к источникам информации, приведенным в списке литературы.
ЛИТЕРАТУРа
1. Строительные материалы (материаловедение и технологии): учеб. для вузов / В.Г. Микульский – М.: АСВ, 2002. – 536 с.
2. Строительные материалы: учеб. для вузов / Г.И. Горчаков [и др.] – М.: Высш. шк. 1982. – 352 с.
3. Общий курс строительных материалов: учеб. пособие для вузов / И.А. Рыбьев, [и др.] под ред. И.А. Рыбьева. – М.: Высшая школа, 1987. – 584 с.
4. Строительные материалы: справочник / А.С. Болдырев
[и др.]; под ред. А.С. Болдырева, П.П. Золотова. – М.: Стройиздат, 1989. – 576 с.
5. Попов, Л.Н. Лабораторные испытания строительных материалов и изделий: учебное пособие для строит. спец. вузов /
Л.Н. Попов – М.: Высшая школа, 1984. – 168 с.
6. Иванов, В.Г. Инженерная геология. Минералы и их применение в строительстве, архитектуре и искусстве: учебное пособие
/ В.Г. Иванов. – Братск: БрИИ, 1996. – 100 с.
7. Иванов, В.Г. Инженерная геология. Горные породы и их применение в строительстве, архитектуре и искусстве: учебное пособие / В.Г. Иванов. – Братск: БрИИ, 1996. – 122 с.
8. Глебов, М.П. Свойства природных каменных материалов и основные области их применения в строительстве: учебное пособие / М.П. Глебов. – Братск: БрИИ, 1996. – 58 с.
9. Музафаров, В.Г. Определитель минералов, горных пород и окаменелостей / В.Г. Музафаров. – М.: Недра, 1979. – 327 с.
10. Петрографический словарь / В.П. Петров [и др.]под ред. В.П. Петрова, О.А. Богатикова, Р.П. Петрова. – М.: Недра, 1981. – 496 с.
11. Минералогическая энциклопедия / под ред. К. Фрея: пер. с англ. Л.: Недра, 1985
12. Штрюбель, Г. Минералогический словарь / Г., Штрюбель, З.Х. Циммер. – М.: Недра, 1987. – 296 с.
13. Шуман, В. Мир камня. Горные породы и минералы /
В. Шуман. – М.: Мир, 1986. – 210 с.
14. Наназашвили, И.Х. Строительные материалы, изделия и конструкции: справочник / И.Х. Наназашвили – М.: Высш. шк. 1990 – 445 с.
15. Материаловедение. Природные и обжиговые строительные материалы: учеб. пособие для вузов / В.Ф. Завадский [и др.]
– Новосибирск: НГАСУ, 2000. 88 с.
16. Варанкина, Г.С. Древесиноведение и лесное товароведение: учеб. пособие для вузов / Г.С. Варанкина. – Братск: БрГТУ, 2001. 123 с.
17. Кудяков, А.И. Сертификационные испытания строительных материалов и изделий: учеб. пособие для вузов / А.И. Кудяков, И.Н. Нагорняк – Томск: Изд-во ТГАСУ, 1999. – 335 с.
18. ГОСТ 530–95 Кирпич и камни керамические. Технические условия.
19. ГОСТ 8462–85 Материалы стеновые. Методы определения пределов прочности при сжатии и изгибе.
20. ГОСТ 7484–78 Кирпич и камни керамические лицевые. Технические условия.
21. ГОСТ 7025–91 Кирпич и камни керамические и силикатные. Методы определения водопоглощения, плотности и контроля морозостойкости.
22. ГОСТ 2694–78 Изделия пенодиатомитовые и диатомитовые теплоизоляционные. Технические условия.
23. ГОСТ 12004–81 Сталь арматурная. Методы испытания на растяжение.
24. Булгаков, С.Н. Концепция научного обеспечения решения актуальных проблем строительного комплекса России // Современные проблемы строительного материаловедения: международ. науч. – техн. конф: – Самара: СамАСА, 1995. – С.22–27.
25. ГОСТ 9479–84 Блоки из природного камня для производства облицовочных изделий. Технические условия.
26. ГОСТ 4001–84 Камни стеновые из горных пород. Технические условия.
27. ГОСТ 15884–85 Блоки стеновые из природного камня. Технические условия.
28. ГОСТ 24099–80 Плиты декоративные на основе природного камня. Технические условия.
29. ГОСТ 125–79 Вяжущие гипсовые. Технические условия.
30. ГОСТ 10178–85 Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия.
31. Воробьев, В.А. Строительные материалы: учебник для строит. специальностей вузов / В.А. Воробьев. – М.: ВШ, 1979. – 382 с.
32. ГОСТ 26633–91 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия.
33. ГОСТ 8267–93 Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия.
34. ГОСТ 8735–88 Песок для строительных работ. Методы испытаний.
35. ГОСТ 16483–81 Древесина. Методы испытания.
36. Соломатов, В.И. Современное строительное материаловедение. Что дальше? В.И. Соломатов // Современные проблемы строительного материаловедения: Программа. Генеральные доклады международной научно–технической конференции / В.И. Соломатов. – Самара: СамАСА, 1995. – С. 28–32.
37. Попов, Л.Н. Строительные материалы и изделия: учебник для вузов / Л.Н. Попов, Н.Л. Попов. – М.: ГУП ЦПП, 2000. – 384 с.
38. Материаловедение и технология: учебник для вузов / Г.П. Фетисов [и др.] – М.: Высш. шк., 2000. – 638 с.
39. Белов, В.В. Лабораторные определения свойств строительных материалов: учебное пособие для вузов / В.В. Белов,
В.Б. Петропавловская, Ю.А. Шлапаков. – М.: Изд. Ассоциации строительных вузов, 2004. – 176 с.
40. Золоторевский, В.С. Механические испытания и свойства металлов / В.С. Золоторевский. – М.: Металлургия, 1974. – 304 с.
Приложение 1
Основные свойства строительных материалов
различного назначения
| Материалы | Истинная плотность, кг/м3 | Средняя плотность, кг/м3 | Теплопроводность, Вт/м°С | Предел прочности; при сжатии, МПа |
| Пенопласт | 70...190 | 0,046...0,052 | 0,42...0,48 | |
| Минеральная вата | 150...250 | 0,044...0,046 | 0,50...1,00 | |
| Пеногипс и газогипс | 0,120 | 2,5...5,0 | ||
| Пеностекло и газостекло | 300...500 | 0,104...0,0139 | 0,8...2,0 | |
| Древесина: | ||||
| сосна | ||||
| – вдоль волокон | 500...600 | 0,174...0,232 | 30,0...40,0 | |
| – поперек волокон | 500...600 | 0,093...0,116 | – | |
| дуб | ||||
| – вдоль волокон | 700...900 | 0,232...0,291 | 40,0...60,0 | |
| – поперек волокон | 700...900 | 0,116...0,174 | – | |
| Пенобетон и газобетон | 400...1000 | 0,116...0,349 | 0,5...5,0 | |
| Кирпич глиняный: | ||||
| – обыкновенный | 1600...1900 | 0,465...0,674 | 7,5...30,0 | |
| – пустотелый | 1300...1450 | 0,395...0,442 | 7,5...30,0 | |
| – пористый | 700...1400 | 0,163...0,372 | 0,6...2,5 | |
| Гипс и гипсовые изделия | 700...1300 | 0,232...0,442 | 0,2...7,5 | |
| Известняки плотные | 1600...2100 | 0,523...1,000 | 15...50 | |
| Известняки-ракушечники | 1100...1600 | 0,291...0,581 | 0,4...123 | |
| Строительные растворы на кварцевом песке: | ||||
| – известковые | 1500...1600 | 0,523...0,581 | – | |
| – цементные | 1700...1800 | 0381...0,683 | – | |
| Бетон: | ||||
| тяжелый | 2100...2200 | 1,046...1,511 | 10,0...60,0 | |
| 1800...2000 | 0,697...1,046 | |||
| легкий | 800...1800 | 0,186...0,697 | 1,5...30,0, | |
| Стекло листовое | 0,756 | 600...800 | ||
| Гранит | 2500...3000 | 3,256...3,488 | 100...330 | |
| Сталь | 56,0...58,0 | 380...450 | ||
| *Воздух | – | 0,29 | 0,023 | – |
| Вода | – | 0,581 | – | |
| Лед | – | – |
Примечание. * – показатели свойств соответственно воздуха, воды и льда приведены для сравнительной оценки.
Приложение 2
Определение марки по прочности стеновой керамики [18]
| Марка изделия | Предел прочности, МПа (кгс/см2) | |||||||
| при сжатии | при изгибе | |||||||
| всех видов изделий | полнотелого кирпича пластического формования | кирпича полусухого прессования и пустотелого кирпича | утолщенного кирпича | |||||
| Средний для 5 образцов | Наименьший для отдельного образца | Средний для 5 образцов | Наименьший для отдельного образца | Средний для 5 образцов | Наименьший для отдельного образца | Средний для 5 образцов | Наименьший для отдельного образца | |
| 30,0 (300) | 25 (250) | 4,4 (44) | 2,2 (22) | 3,4 (34) | 1,7 (17) | 2,9 (29) | 1,5 (15) | |
| 25,0 (250) | 20 (200) | 3,9 (39) | 2,0 (20) | 2,9 (29) | 1,5 (15) | 2,5 (25) | 1,3 (13) | |
| 20,0 (200) | 17,5 (175) | 3,4 (34) | 1,7 (17) | 2,5 (25) | 1,3 (13) | 2,3 (23) | 1,1 (11) | |
| 17,5 (175) | 15,0 (150) | 3,1 (31) | 1,5 (15) | 2,3 (23) | 1,1 (11) | 2,1 (21) | 1,0 (10) | |
| 15,0 (150) | 12,5 (125) | 2,8 (28) | 1,4 (14) | 2,1 (21) | 1,0 (10) | 1,8 (18) | 0,9 (9) | |
| 12,5 (125) | 10,0 (100) | 2,5 (25) | 1,2 (12) | 1,9 (19) | 0,9 (9) | 1,6 (16) | 0,8 (8) | |
| 10,0 (100) | 7,5 (75) | 2,2 (22) | 1,1 (11) | 1,6 (16) | 0,8 (8) | 1,4 (14) | 0,7 (7) | |
| 7,5 (75) | 5,0 (50) | 1,8 (18) | 0,9 (9) | 1,4 (14) | 0,7 (7) | 1,2 (12) | 0,6 (6) | |
| Для кирпича и камней с горизонтальным расположением пустот | ||||||||
| 10,0 (100) | 7,5 (75) | – | – | – | – | – | – | |
| 7,5 (75) | 5,0 (50) | – | – | – | – | – | – | |
| 5,0 (50) | 3,5 (35) | – | – | – | – | – | – | |
| 3,5 (35) | 2,5 (25) | – | – | – | – | – | – | |
| 2,5 (25) | 1,5 (15) | – | – | – | – | – | – |
Примечание. Предел прочности при изгибе определяют по фактической площади кирпича без вычета площади пустот.
Приложение 3