Породообразующие минералы осадочных горных пород.

Метаморфические горные породы.

Образовались из магматических и осадочных ГП путём их преобразования под влиянием высокой температуры и давления.

• Гнейсы. Аналоги гранита. Имеют сланцевое строение. Используются как облицовочные плиты, в виде бутового камня для кладки фундаментов и стен неотапливаемых зданий, для тротуаров.

• Глинистые сланцы. Состоят из уплотненных сланцевых глин. Цвет тёмно-серый, чёрный. Раскалываются на тонкие плитки. Обладают высокой атмосферостойкостью, долговечностью (позволяет использовать в качестве кровельного материала). Плотность 2700-2100 кг/м³, прочность 50-240 Мпа.

• Мрамор. Кристаллическая порода, образовавшаяся из известняков и доломитов. Кристаллы соединены без цементирующего вещества. Прочность до 300 Мпа. Твёрдость 3-3,5. Сравнительно легко пилится на плиты, полируется. Применяют для облицовки внутренних частей здания (слабая химическая стойкость при воздействии атмосферы)

• Кварциты. Метаморфическая разновидность кремнистых песчаников, с перекристаллизованными и сросшимися зёрнами кварца так, что цементирующее вещество неразличимо. Стойки против выветривания. Прочность 400 Мпа. Используются для облицовки зданий, опор мостов. Содержат 95-99% SiO₂.

Применение горных пород в строительстве. Способы обработки природного камня. Виды фактур лицевой поверхности.

Способы изготовления изделия из природных каменных материалов:

1) Пиленный камень

2) Колотый камень

3) Рваный или измельченный камень (путем взрыва)

Способы обработки:

1) Механический: скалывания, резка, ударное разрушение. При помощи скалывания можно получить разные типы фактур. Резка: дисковая, канатная, штриховая. Ударное разрушен. – точечное мех. воздействие

2) Физико-механический способ: воздействие токов высокой частоты или высоко температуры (газов. горелки)

Типы фактур лицевой поверхности:

-полированная (зерк. блеск, насыщенный цвет); -лощеная (гладкая, матовая); -шлифование: грубое, среднее, тонкое; -пиленная ф. (неравномерно шероховатая); -точечная (неравн. рельеф до 5 мм); -рифленая «Вельвет» (непрерыв.параллельные борозды: глубина б. до 5 мм); -бороздчатая или кованная (прерывистые борозды, высота рельефа до 2 мм); -бугристая (равномерное чередование бугров и впадин, высотой рельефа до 10 мм); -скальная (постепенное повышение бугров к центральной части); -термообработанная (слегка пористая поверхность); -слоистая или колотая ф.

Выветривание горных пород и защита от выветривания.

Выветривание - процесс разрушения и изменения горных пород в условиях земной поверхности под влиянием механического и химического воздействия атмосферы, грунтовых и поверхностных вод и организмов.

По роду воздействия выветривание на горные породы различают:

·физическое выветривание, ведущее только к механическому распаду породы на обломки; ·химическое выветривание, при котором изменяется химический состав горной породы с образованием минералов, более стойких в условиях земной поверхности;

·органическое (биологическое) выветривание, сводящееся к механическому раздроблению или химическому изменению породы в результате жизнедеятельности организмов. Своеобразным типом выветривание является почвообразование, при котором особенно активную роль играют биологические факторы.

Способы защиты:

Конструктивные меры – создание таких конструкций, которые в монтажном положении не дадут воде задержаться на поверхности.

Химические меры – создание на поверхности изделий водонепроницаемых барьеров.

( Гидрофобизация – пропитка материалов гидрофобными составами, например, кремнийорганическими жидкостями; флюатирование – защита карбонатосодежщих г.п.).

Состав и микроструктура древесины.

Состав:

70-75% целлюлозы

до 30% гемицеллюлозы внедренной в целлюлозу

25-30% лигнин (аморфное вещество)

2-4% экстрактивные вещества

неорганические вещества (зола)

Микроструктура – строение ствола дерева, видимое под микроскопом.

Клетки по форме: прозенхимные, паренхимные (одинаковые во всех направлениях)

Клетки по назначению:

• Проводящие (у хвойных: трахеиды весенней древесины, лиственные: сосуды)

• Запасающие (находятся в лубе и сердцевинных лучах)

• Механические (хвойные: трахеиды летней древесины, лиственные: древесные волокна)

• Образовательные

• Покровные

Макроструктура древесины.

Обычно изучают 3 основных разреза: поперечный (торцевой), радиальный (проходит через ось ствола), тангенциальный (проходит по хорде вдоль ствола)

Макроструктура – строение ствола дерева, видимое невооруженным глазом или через лупу.

Кора – состоит из кожицы или корки, пробковой ткани и луба. Составляет 6-25 % объема дерева. Корка и пробковая ткань защищают дерево от внешних повреждений. По лубу сверху вниз двигаются питательные вещества.

Камбий – расположенный под лубом тонкий кольцевой слой живых клеток способных к делению и росту. Большая их часть откладывается в сторону древесины, меньшая – в сторону луба. Поэтому древесина ствола в поперечном разрезе состоит из годичных колец, располагающихся вокруг сердцевины. Состоит из 2х слоев: весенней древесины (светлая), осенней древесины (темная).

Сердцевина – рыхлая первичная малопрочная ткань

Заболонь – часть более молодой древесины ствола ближе к коре, в которой еще изменяются живые клетки, обеспечивающие перемещение питательных веществ от корней к кроне.

Ядровые породы – породы, у которых ядро отличается от заболони более темной окраской и меньшей влажностью (сосна, дуб, кедр)

Спелодревесные породы – центральная часть ствола прочнее (ель, пихта, бук)

Заболонные породы – нельзя заметить значительного различия (береза, клен, осина)

Сердцевинные лучи – видны на поперечном срезе, проводят питательные вещества поперек ствола.

Сушка древесины.

Искусственная (влажность до 6 %; в специальных камерах при температуре 60-70, бесконтактная); (контактная – между горячими пластинами пресса)

Сушка в жидкостях (например, в петролатуме). Влажную древесину погружают в ванну с маслянистым веществом, нагретым выше 100°С. Влага в древесине быстро нагревается до точки кипения, и образовавшийся пар, имеющий упругость выше атмосферного давления, будет стремиться выйти из древесины в воздух, преодолевая сопротивление слоя масла. На этом и основан способ сушки древесины в ваннах с петролатумом.

Токами высокой частоты. Древесина — плохой проводник электрического тока. Будучи помещенной в электрическом поле ТВЧ между обкладками высокочастотного конденсатора, она обнаруживает способность быстро нагреваться. На этом свойстве и основана диэлектрическая сушка, или сушка ТВЧ.

Основные свойства глин.

Пластичность – способность деформироваться под внешними нагрузками и принимать необходимую форму без нарушения сплошности и сохранить ее после снятия нагрузки.

-высокопластичная (п св. 25)

-среднепластичная ( п = 15-25)

-умереннопластичная (п = 7-15)

-малоаластичная (п = 3-7)

-непластичная (не дает пластичного теста)

П = W_т – W_р (разность между нижней границей текучести и границей раскатывания)

П – число пластичности

Водопотребность – количество воды затворения, необходимое для получения пластичного теста.

Связующая способность – это способность связывать зерна непластичных веществ, а после высыхания образовывать сырец – прочное неводостойкое изделие.

Воздушная усадка – изменение (уменьшение) линейных размеров изделия в процессе сушки (до 120 С) в результате удаления свободной воды.

Огневая усадка – изменение линейных размеров изделия в процессе обжига.

Огнеупорность – способность глин сопротивляться действию высоких температур, не расплавляясь.

Общая усадка – огневая + воздушная усадки.

Виды глин по огнеупорности:

-легкоплавкие (менее 1350)

-тугоплавкие ( 1350-1580)

-огнеупорные ( выше 1580)

Спекаемость – способность глин под действием высоких температур уплотняться с образованием плотного камнеподобного черенка.

Температурный интервал спекания – разность между температурой, при которой начинается интенсивное уплотнение обжигаемого материала и температурой, при которой отмечаются признаки пережога (оплавление или вспучивание).

Интервалу спекшегося состояния соответствует разность между темп. Начала пережога и полного спекания.

Породообразующие минералы осадочных горных пород.

• Группа кварца. Различные кристаллические формы диоксида кремния или аморфизированные формы.

SiO₂·nH₂O

• Кварц— диоксид кремния (SiO₂) в кристаллической форме. Плотность - около 2650 кг/м³, Твердость - 7, Прочность при сжатии - до 2000 МПа. Кварц имеет различную окраску (бесцветную, желтую, молочную) и стеклянный блеск. При обычной температуре кварц не взаимодействует с кислотами и щелочами. Плавится кварц при 1710°С и при быстром охлаждении расплава дает кварцевое стекло.

• Опал (SiO₂-nH₂O) содержание воды от 2 до 14%, менее плотен (1900 –2500 кг/м³), чем кварц. Обладает повышенной внутренней микропористостью и высокодисперсной структурой, твердость 5-6, хрупкий, цвет зависит от наличия примесей.

• Халцедон (SiO₂) является волокнистой разновидностью кварца. Цвет белый, серый, бурый, зеленый, плотность 2600кг/м³, твердость 6

• Группа гидроалюмосиликатов (глинные минералы)
…·xAl₂O₃·ySiO₂·zH₂O (переменный состав)

• Каолинит (Аl₂О₃·2SiO₂·2H₂О) — водный силикат алюминия, образуется при выветривании полевых шпатов и слюд. Цвет каолинита без примесей — белый, плотность – 2600 кг/м³, твердость - 1. Каолинит и другие водные алюмосиликаты являются основными в глинах, они часто встречаются в виде примесей в известняках, песчаниках, гипсовых и других осадочных породах. Наличие этих примесей понижает водо- и морозостойкость пород.

• Гидрослюды образуются при разложении слюд и других силикатов, используют в строительстве как пористые заполнители.

• Монтмориллонит образуется в условиях щелочной среды и выветривании, слагает различные виды глин, служит цементирующим материалом в песчаниках. Примеси глинистых минералов резко понижает водостойкость и морозостойкость.

• Группа карбонатов

• Кальцит CaCO₃ (известковый шпат) ρ =2700кг/м³, твердость 3. Растворим в воде, реагирует с кислотами.

• Магнезит MgCO₃, имеет несколько большую твердость 3-4, меньшую растворимость, чем кальцит.

• Доломит. MgCO₃·CaCO₃ кальциево-магниевый карбонат. Аналогичен магнезиту.

• Группа сульфатов

• Гипс. CaSO₄·2H₂O, ρ =2300кг/м³, мягкий, твердость 2. Белый цвет, иногда окрашен примесями. Легко растворяется в воде

• Ангидрит CaSO₄ – безводная разновидность гипса. ρ =2800-3000кг/м³. Твердость 3-3,5 цвет от красновато-белого до серого.

5. Осадочные горные породы: условия образования, минеральный состав, свойства, применение в строительстве.

Осадочные ГП образовались в результате осаждения солей в высыхающих водоемах – химические осадки; скопления осадков растительного и животного мира – органогенные; а также в результате разрушения массивных ГП магматического или осадочного происхождения – обломочные.

• Химические:

Гипс – ГП, состоящая из минерала гипса. Применяют для производства воздушного вяжущего – строительного гипса, а также в качестве облицовочного материала внутренних частей зданий в виде искусственного мрамора.

Ангидрит – состоит из минерала ангидрита. Применяют в качестве облицовочного материала; сырья для производства ангидритового цемента.

Магнезит – состоит из минерала магнезита. Иногда содержит примеси углекислых кальция и железа. Твердость 3,5…4, цвет белый, от желтоватого до бурого. Применяют в качестве сырья для производства воздушного вяжущего – каустического магнези

Доломит – состоит из минерала доломита с примесями глинистых, железистых, керамических и других веществ. Цвет серый. Применяют для производства щебня, облицовочных плит, вяжущих материалов.

Известковые туфы – образовались при выделении СаСО₃ из кислого углекислого кальция, растворенного в воде. Очень пористые. Используют как сырье для получения извести, а плотные с мелкими порами применяют в виде штучных камней для кладки стен и в качестве щебня для легких бетонов.

• Органогенные:

Известняк – рыхлые скопления раковин, скрепляемые углекислым кальцием. Состоит из минерала кальцита и примесей глины, доломита, кварца. p = 1700-2600 кг/м³ . Прочность 10-100 МПа. Цвет белый от желтоватого до бурого. Используют для производства щебня, облицовочных плит и архитектурных деталей; для производства извести и портландцемента.

Известняк-ракушечник – пористая ГП, состоящая из раковин и их обломков, сцементированных известковым веществом. P = 900-2000 кг/м3. Прочность 0,4…15 МПа и более. Применяют для изготовления стеновых камней и блоков, а также в качестве заполнителя для легких бетонов.

Мел – землистая ГП, состоящая почти из чистого карбоната кальция. Примеси – глинистые вещества и зерна кварца. Цвет белый. Применяют в качестве пигмента для приготовления замазки, а также в производстве извести, портландцемента и стекла.

Диатомиты – слабо сцементированная, очень пористая кремнеземистая порода, состоящая из панцирей диатомовых водорослей и частично из скелетов животных организмов. Р = 400- 1000 кг/м3, пористость 60-70%. Применяют для изготовления ТИМ, легкого кирпича, в качестве активных мин. добавок в производстве гидравлических вяжущих.

Трепелы - легкая глиноподобная порода, содержащая аморфный кремнезем в виде мельчайших шариков опала. Р = 500-1200 кг/м3, пористость 60-70%.

• Обломочные (механические): Образовались в результате физического выветривания ГП под влиянием воды и температуры. Продукты разрушения переносились ветром, водными потоками и осадками. Так образовались глина, песок, щебень, гравий. Химическое выветривание проявилось в результате взаимодействия составных частей ГП с веществами в атмосфере. Так полевой шпат (ортоклаз) под действием воды и углекислоты (из воздуха) разрушался, образуя каолинит:
K₂O*Al₂O₃*6SiO₂ + 2H₂O + CO₂ = K₂CO₃ + 4SiO₂ + Al₂O₃*2SiO₂*2H₂O

Песок – рыхлая смесь зерен различных пород крупностью 0,16-5,0 мм. Применяют для изготовления бетонов и растворов.

Гравий – окатанной формы зерна крупностью 5-70 мм. Применяют в качестве заполнителя для бетонов.

Песчаники – ГП, состоящая, состоящая из зерен кварца, сцементированная глинистым, кремнеземистым или известковым веществом. Используют в качестве щебня для бетона, облицовки опор мостов, зданий в дорожном строительстве (имеют высокую морозостойкость и прочность при истирании).

Конгломераты – ГП, состоящая из сцементированных зерен гравия.

Брекчия – из сцементированных зерен щебня. Конгломераты и брекчии используют в качестве щебня для бетонов, штучного камня и облицовочных плит.