Породообразующие материалы магматических горных пород: химический состав, свойства.
Применение природных каменных материалов в строительстве.
Природные каменные материалы подразделяют на сырьевые и готовые материалы и изделия.
К сырьевымматериалам относят щебень, гравий и песок, применяемые в качестве заполнителей для бетонов и растворов; известняк, мел, гипс, доломит, магнезит, глина, мергели и другие ГП - для изготовления строительной извести, гипсовых вяжущих, магнезиальных вяжущих, портландцементов. Готовые каменные материалы и изделия подразделяют на материалы и изделия для дорожного строительства, стен и фундаментов, облицовки зданий и сооружений. К каменным материалам для дорожного строительства относят булыжный, колотый, брусчатый и бортовые камни, щебень, гравий, песок. Булыжный и колотый камни применяют для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог, крепления откосов насыпей, каналов. Брусчатый камень применяют для мощения площадей, улиц. Камни бортовые из ГП применяют для отделения проезжей части дорог от разделительных полос тротуаров, пешеходных дорожек и тротуаров от газонов и т. п. Щебень при размере зерен от 5 до 40 мм применяют для асфальтобетона при строительстве автомобильных дорог, щебень с зернами от 5 до 60 мм служит для устройства балластного слоя железнодорожного пути. Песок применяют его для подстилающих слоев дорожных одежд, приготовления асфальтовых и цементных бетонов и растворов. Бутовый камень. Применяется в основном для кладки фундаментов (плитняк) и для производства щебня. Песчаник используется в основном для облицовки стен зданий, мощения садовых дорожек, в ландшафтном дизайне. Известняк используется в строительстве в качестве кускового камня, бутового камня, щебня, облицовочных плит, а также полуфабриката при производстве строительных смесей, бетона, штукатурки и строительной извести, в производстве отделочных работ при облицовке стен зданий внутри помещений, а также оштукатуривании фасадов снаружи.
Добавки, применяемые в производстве строительной керамики
Для улучшения качества сырья и регулирования свойств керамических изделий в глину вводят отощающие, порообразующие, пластифицирующие, плавни, спец добавки.
Отощающие добавки вводят в пластичные глины для уменьшения усадки при сушке и обжиге и предотвращения деформаций и трещин в изделиях: (дегидратированная глина, шлаки, золы, кварцевый песок). Порообразующие добавки вводят для повышения пористости черепка и улучшения теплоизоляционных свойств керамических изделий (древесные опилки, угольный порошок, торфяная пыль). Плавни вводят для снижен температуры обжига керамических изделий. (полевые шпаты, железная руда, доломит, магнезит, тальк, песчаник). Пластифицирующие добавки - для повышения пластичности сырьевых смесей при меньшем расходе воды: (высокопластичные глины, поверхностноактивыне вещества). Специальные добавки добавляют для повышения кислотостойкости: (песчаные смеси, затворенные жидким стеклом). Для придания декоративного вида керамических изделий и стойкости к внешним воздействиям их покрывают глазурью или ангобом. Глазурь - это стекловидное покрытие, нанесенное на изделие и закрепленное обжигом. Глазури могут быть прозрачными и непрозрачными (глухими), различного цвета. Агнобом называется нанесенный на изделие тонкий слой белой или цветной глины, образующей цветное покрытие с матовой поверхностью. Агноб по своим свойствам должен быть близок к черепку.
Примеры условных обозначений
Кирпича рядового (лицевого), полнотелого, одинарного, размера 1НФ, марки по прочности М100, класса средней плотности 2,0, марки по морозостойкости F50: Кирпич КОРПо (КОЛПо) 1НФ/100/2,0/50/ГОСТ 530-2007
Кирпича рядового (лицевого), пустотелого, одинарного, размера 1НФ, марки по прочности М100, класса средней плотности 1,4, марки по морозостойкости F50: Кирпич КОРПу (КОЛПу) 1НФ/100/1,4/50/ГОСТ 530-2007
Камня крупноформатного рядового (лицевого), размера 9,3НФ, марки по прочности М150, класса средней плотности 1,0, марки по морозостойкости F50: Камень ККР (ККЛ) 9,3НФ/150/1,0/50/ГОСТ 530-2007
Облицовочные изделия
Крупноразмерные облицовочные плитыимеют квадратную или прямоугольную форму, длину 490, 990 и 1190 мм, ширину 490 и 990 мм, толщину 9-10 мм. Они выпускаются одно- или многоцветными, глазурованными и неглазурованными, с гладкой или рельефной поверхностями.
Водопоглощение их менее 1%, морозостойкость не менее 50 циклов, марки по прочности от М75 до М150. Плитки керамические фасадные и ковры из нихвыпускают стеновые и цокольные, с глазурованной и неглазурованной лицевой поверхностью, с гладкой или с рельефной поверхностью разных цветов и размеров квадратной и
прямоугольной формы (15 типоразмеров). Стеновые плитки имеют водопоглощение 2-10%, а цокольные 2-5%, морозостойкость соответственно не менее 35 и 50 циклов.
Керамические плитки для внутренней облицовкимогут быть квадратной, прямоугольной и фасонной формы. Водопоглощение таких плиток по массе не более 16%, предел прочности при изгибе не менее 15 МПа. Плитки должны выдерживать перепады температур от 125(150)±5 °С до 15-20°С без появления дефектов («цека»). Выпускается 50 типоразмеров плиток. Номинальная толщина плитки 5-8 мм.
Плитки могут быть гладкими и рифлеными, их лицевая поверхность покрывается одноцветной (белой или цветной) глазурью. Белые и цветные плитки могут быть с одно- или многоцветным рисунком, нанесенным методом сериографии, декорирования, набрызгивания и др. Плитки изготовляют из каолиновых глин с добавкой песка и плавней (фаянсовые плитки), способом полусухого прессования. Майоликовые плитки изготовляют из красножгущихся глин. Их применяют для внутренней облицовки стен бассейнов, ванных комнат, бань, прачечных, столовых, больничных и т. п. Плитки керамические для полов (метлахские) изготовляют из тугоплавких и огнеупорных глин с добавками или без них. Они имеют плотный черепок (водопоглощение не более 4%). Плитки изготовляют квадратные, треугольные, прямоугольные четырех-, пяти-, шести-, восьмигранные (всего 30 типоразмеров). Толщина метлахских плиток 4-13 мм. Их применяют для устройства декоративных полов, в помещениях с интенсивным движением, агрессивными веществами.
Твердение гипсового теста
При твердении строительного гипса происходит химическая реакция присоединения воды и образования двуводного сульфата кальция CaSO4*0.5H2O+1.5H2O=CaSO4*2H2O. При гидратации 1кг полугидрата выделяется 133кДж тепла. В теории, разработанной А. А. Байковым, твердение можно условно подразделить на три периода:
1.Образование насыщенного раствора при растворении полугидрата (растворение) 2.Образование субмикрокристаллов двуводного гипса в результате прямого присоединения воды к полуводному гипсу (коллоидация) – схватывание. Отличительной особенностью этого периода является увеличение вязкости гипсового теста.
3. Перекристаллизация двугидрата с образованием более крупных кристаллов (кристаллизация).
Объем твердеющего гипсового теста увеличивается на 0,5-1,0%. Это свойство используется при изготовлении архитектурных деталей и отливок из гипса, которые точно передают очертания формы.
Породообразующие материалы магматических горных пород: химический состав, свойства.
Основными породообразующими минералами магматических ГП являются: кварц и его разновидности; полевые шпаты; железисто-магнезиальные силикаты.
Кварц- диоксид кремния (SiO2) в кристаллической форме. Плотность - около 2650 кг/м3, Твердость - 7, Прочность при сжатии - до 2000 МПа. Кварц имеет окраску (бесцветную, желтую, молочную) и стеклянный блеск. При обычной темп не взаимодействует с кислотами и щелочами. Плавится при 1710°С и при быстром охлаждении расплава дает кварцевое стекло. Полевые шпаты - распространенные минералы в магматических породах. Главными разновидностями полевых шпатов являются ортоклаз и плагиоклаз. Ортоклазы (K2O*Al2O3*6SiO2) – прямо-раскалывающийся - твердость 6-6,5; плотность 2,57 г/см3, плавится при 1170 С. Плагиоклазы - косо-раскалывающиеся, например: альбит Na2O*Al2O3*6SiO2. У полевых шпатов плотность 2,5 – 2,7, температура плавления - 1200-1600 град, предел прочности при сжатии - 120-170 МПа, при выветривании из полевых шпатов получается группа алюмосиликатов (глина). Группа алюмосиликатов(слюда, полевые шпаты): слюды - минералы с совершенной спайностью в одном направлении, способны расщепляться на тончайшие упругие пластинки. По хим.сост. они представляют собой водные алюмосиликаты сложного состава. Наиболее часто в составе ГП присутствуют две разновидности слюды — мусковит (светлая алюминиевая слюда) и биотит (железисто-магнезиальная слюда темного цвета). Плотность слюд 2760-3200 кг/м3, твердость 2-3, стойкость биотита меньше, чем мусковита. Присутствие слюд в ГП понижает прочность и стойкость породы, затрудняет ее шлифовку и полировку. Группа железомагнезиальных(пироксены, амфиболы, роговая обманка): амфиболы - группа минералов подкласса ленточных силикатов. Общая формула: R7[Si4O11]2(OH)2, где R= Ca, Mg, Fe. Амфиболы имеют вытянутый облик кристаллов, совершенную спайность. Роговая обманка Ca2(Mg,Fe,Al)5(Al,Si)8O22(OH)2 сложный алюмосиликат кальция, цвет чёрный или тёмно-зелёный, имеет плотность 3000-3400 кг/м3, твердость 5-6.3. Это темноокрашенные минералы силикаты магния, железа, кальция. Группы: пироксены, амфиболы, роговая обманка, прочность при сжатии 300-400, высокая стойкость к выветриванию.
4-5. Магматические горные породы: механизмы образования, особенности строения. Минеральный состав магматических горных пород, свойства, применение в строительстве.
Главной составляющей изверженных пород является кремнезем (SiO2). Магматические горные породы в зависимости от условий происхождения делятся на
Массивные:1.Глубинные – это породы, образовавшиеся при застывании магмы на разной глубине в земной коре (гранит, сиенит, габбро, диорит). 2.Излившиеся породы образовались при излиянии магмы из глубин и затвердении на поверхности (порфиры, трахит, андезит, диабаз, базальт).
Обломочныепороды образовались при быстром охлаждении лавы: 1.рыхлые (вулканический пепел, вулканический песок, пемза)2.цементированные (вулканические туфы). Глубинные ГП образуются при медленном остывании магмы в глубинных породах, следствием является ряд общих свойств: малая пористость, большая плотность (2600-3000 кг/м3), высокая прочность (при сжатии 100-300 МПа), низкое водопоглощение (меньше 1% по объему), морозостойкость. Обработка таких пород из-за высокой прочности затруднительна, но благодаря высокой плотности хорошо полируются и шлифуются. Граниты обладают благоприятным для строительного камня мин сост, отличающимся высоким содержанием кварца(25-30 %), натриево- калиевых шпатов(35-40%) и плагиоклоза (25-30%). Прочность при сжатии (120-250 МПа), малая пористость (меньше 1,5%). Излившиеся горные породы: Порфиры по своему мин. сост близки к гранитам, а также сходны по прочности, пористости, водопоглощению. Трахиты по своему мин. сост схожи с сиенитами, но более пористы, предел прочности при сжатии (60-70 МПа), легко обрабатываются, но не полируются. Андезиты желтовато-серого цвета, содержит плагиоклазы, роговую обманку, пористая структура, плотность (2700-3100 кг/м3), предел прочности при сжатии (140-250 МПа). Диабазы – порода мелкозернистая, имеют черный цвет, отличаются высокой твердостью, прочностью(300-400 МПа) и вязкостью. Обломочные горные породы:Пемза представляет собой пористое вулканическое стекло, цвет белый или серый, пористость до 60%, Твердость около 6, истинная плотность 300-900 кг/м3. Вулканический пепел – мелкие частицы лавы размером до 2мм, является активной минеральной добавкой. Вулканические туфы – ГП, образовавшиеся из твердых продуктов вулканических извержений, истинная плотность 2600 кг/м3, пористость 40-70%, малая теплопроводность, прочность от 5 до 15 МПа. Применение в строительстве:
Глубинные: Благодаря высокой кислотостойкости, граниты применяют в качестве кислотоупорной облицовки. Излившиеся:Применяют их главным образом как щебень для бетона, отсыпки железнодорожных путей и т.п. Базальт также используют в качестве сырья для каменного литья и получения высококачественной минеральной ваты. Обломочные:рыхлые ( Используются как активная добавка к вяжущим), цементрированные (Туфы используют как облицовочный материал, а в местах крупных месторождений — как эффективный материал для кладки стен.)