Магматические горные породы

Анортозиты представляют собой темно-окрашенные породы, состоящие почти из одного натриево-кальциевого полевого шпата - Лабрадора. Эти породы благодаря иризирующему свойству (иризация - яркий цветной отлив на гранях или плоскостях спайности Лабрадора) применяют в строительстве в качестве облицовочного камня.

Для пород группы габбро характерна плотность 2,9-3,0 кг/м³, большая прочность (при сжатии 200-300 МПа) и достаточно высокая стойкость против выветривания.

Красивый вид  и хорошая полируемость позволяют  применять наиболее декоративные разновидности  габбровых пород и лабрадориты  с синим оттенком для облицовки  памятников (памятник неизвестному солдату в Москве) и ряда других выдающихся сооружений.

Перидотиты - черные породы, иногда с зеленоватым оттенком, обычно среднезернистой структуры. Текстура массивная, нередко пятнистая или полосатая. В составе перидотитов присутствуют оливин в количестве 30-70% и пироксены 70-30%. Используются Для получения щебня. Свойственная текстура не позволяет использовать их в качестве штучного камня, а большая твердость камня вызывает большие расходы при разработке месторождений.

 

 

Излившиеся (эффузивные) горные породы:

Магматическая порода, образовавшаяся при кристаллизации магмы на небольших глубинах и  занимающая по условиям залегания и структуре промежуточное положение между глубинными и излившимися породами. При кристаллизации магмы в приповерхностных условиях образуются полнокристаллические неравномернозернистые и неполнокристаллические структуры.

Среди неравномернозернистых  структур выделяют порфировидные и  порфировые структуры.

Порфировидные структуры обусловлены наличием относительно крупных кристаллов на фоне полнокристаллической основной массы породы. Порфировые структуры характеризуются наличием хорошо образованных кристаллов - порфировых "вкрапленников", погруженных в стекловидную основную массу породы.

Структура - существенный признак, определяющий физико-механические свойства породы. Наиболее прочными являются равномернозернистые породы, тогда как породы такого же минерального состава, но крупнозернистой порфировидной структуры быстрее разрушаются как при механическом воздействии, так и при резких колебаниях температур.

Из магматических  пород в строительстве наиболее широко применяют кварцевые и  бескварцевые (полевошпатовые) порфиры. Кварцевые порфиры по своему минеральному составу близки к гранитам. Прочность, пористость, водопоглощение у порфиров в общем сходны с показателями этих свойств, присущими гранитам. Но порфиры более хрупки и менее стойки вследствие наличия крупных вкраплений.

Бескварцевые (полевошпатовые) порфиры по своему составу близки к сиенитам, но в связи с иным генезисом обладают худшими физико-механическими свойствами.

Излившиеся горные породы образовались в результате излияния магмы, ее охлаждения и застывания на поверхности земли, поэтому в большинстве случаев они состоят из отдельных кристаллов, вкрапленных в основную мелкокристаллическую, скрытокристаллическую и даже стекловатую массу.

Излившиеся  породы в результате неравномерного распределения минеральных компонентов сравнительно легко разрушаются при выветривании и под воздействием внешних условий, а также обнаруживают анизотропность механических свойств.

Различают эффузивы: излившиеся плотные и излившиеся пористые. К плотным излившимся породам относят трахиты, липариты, андезиты, базальты, диабазы.

Трахиты. По своему минеральному и химическому составу трахиты схожи с сиенитами, но более пористы. Поэтому предел прочности при сжатии трахитов невысок (60-70 МПа), а морозостойкость ниже. чем у сиенитов. Трахиты легко обрабатываются, но не полируются, используют как кислотоупорный материал и отчасти в качестве строительного камня'.

Излившиеся  аналоги гранитов представлены липаритами. Среди излившихся пород кислого состава широко распространены вулканические стекла с полным отсутствием или небольшим количеством кристаллов.

Некоторые вулканические  стекла после термической обработки применяют в виде "вспученного перлита", обладающего рядом ценных свойств - малой плотностью, большой пористостью, малыми звуко- и теплопроводностью и т.д.

Андезиты - излившиеся аналоги диоритов - порода серого или желтовато-серого цвета, порфировой структуры, с плотной основной массой. Андезиты содержат плагиоклазы, роговую обманку. некоторые пироксены и биотит. Структура может быть неполнокристаллическая или стекловатая, текстура - массивная или пористая. Физико-механические свойства сходны со свойствами базальтов. Плотность андезитов - 2700-3100 кг/м³, предел прочности при сжатии - 140-250 МПа. Андезиты, содержащие в своем составе большое количество роговой обманки или пироксенов, отличаются более высокими техническими качествами, чем биотитсодержащие разновидности. Андезиты применяют в качестве кислотостойкого материала - облицовочных изделий, в виде Щебня для кислотоупорного бетона.

Базальты - излившиеся аналоги габбро - породы черного цвета. очень плотные, скрытокристаллические или тонкозернистые, иногда порфировые. Плотность базальтов - 2700-3300 кг/м³; предел прочности при сжатии колеблется в широких пределах - 110-500 МПа, в среднем - 200-250 МПа. Базальты ввиду большой твердости и хрупкости трудно обрабатываются, но хорошо полируются. Применяют главным образом в качестве бутового камня и щебня для бетонов, в дорожном строительстве (для мощения улиц); особо плотные породы используют в гидротехническом строительстве. Базальты являются исходным материалом для литых каменных изделий.

Диабазы - порода мелкозернистая, по составу аналогичная габбро, но с типичной диабазовой микроструктурой (структура полнокристаллическая представлена кристаллами плагиоклаза, между которыми располагаются зерна цветных минералов). Диабазы имеют черный цвет, выветренные - зеленовато-серый. Диабазы отличаются высокой твердостью, прочностью (300-400 МПа на сжатие) и вязкостью, что связано с большим содержанием в их составе железомагнезиальных силикатов и свойственной этим породам структурой. Диабазы мало изнашиваются и в виде брусчатки применяются для мощения дорог и улиц.

К пористым излившимся породам относят пемзу, вулканические туфы и пеплы, туфолавы.

Пемза представляет собой пористое вулканическое стекло, образовавшееся в результате выделения газов при быстром застывании кислых и средних лав. Цвет пемзы белый или серый. Пористость ее достигает 60%; стенки между порами сложены стеклом. Твердость пемзы около 6, истинная плотность 2-2,5 г/см³, плотность 0,3-0,9 г/см³ (пемза, плавает в воде). Большая пористость пемзы обуславливает хорошие теплоизоляционные свойства, а замкнутость большинства пор - достаточную морозостойкость. Пемза служит заполнителем в легких бетонах (пемзобетоне). Наличие в пемзе активного кремнезема позволяет использовать ее в виде гидравлической добавки к цементам и извести. В качестве абразивного материала пемзу применяют для шлифовки металлов и дерева, полировки каменных изделий.

Месторождения пемзы относятся к вулканическим  и встречаются в областях распространения действующих и потухших вулканов.

Вулканичесщй  пепел - наиболее мелкие частицы лавы, обломки отдельных минералов, выброшенные при извержении вулкана. Происхождение пепла объясняется размельчением лавы при вулканических взрывах. Размеры частичек пепла колеблются от 0,1 до 2 мм. Вулканический пепел является активной минеральной добавкой.

Вулканические туфы - горные породы, образовавшиеся из твердых продуктов вулканических извержений: пепла, пемзы и других, впоследствии уплотненных и сцементированных. Цементом туфов является вулканический пепел, глинистое или кремнистое вещество, иногда с примесью продуктов разложения пепла.

Туфолава - горная порода, занимающая промежуточное положение между пеплом и туфом. Образование туфолав связывают с быстрым вспениванием лав при резком падении давления и связанным с этим дроблением вкрапленников и стекла без разрыва сплошности лавового потока. В состав вулканических туфов и туфолав входят SiO₂, АlО₃, Fе₂O₃ и др.

Вулканические туфы и туфолавы хорошо сопротивляются выветриванию, мало теплопроводны и, несмотря на большую пористость, морозостойки. Они легко обрабатываются, распиливаются, пробиваются гвоздями, шлифуются, но не полируются.

Типичным представителем туфолав является артикский туф, добываемый в Армении. При истинной плотности около 2,6 г/см³ плотность породы колеблется в пределах от 750 до 1400 кг/м³. Соответственно пористость ее составляет 70-46%. Теплопроводность арктикского туфа меньше, чем обыкновенного кирпича, что позволяет уменьшить толщину наружных стен зданий. Прочность туфов находится в тех же примерно пределах, что и у обыкновенного кирпича, т.е. от 5 до 15 (иногда до 30) МПа.

Туф и туфолавы используют в виде пиленого камня для кладки стен жилых  зданий, устройства перегородок и  огнестойких перекрытий. Используются они также в качестве декоративного камня, чему благоприятствует наличие туфов разных цветов - лиловых, желтых, красных, черных и др. Применяются туфы и в виде щебня для легких бетонов.

 

Строительные материалы, получаемые из магматических пород

Грубообработанные каменные изделия

Бутовый камень (бут) - куски камня неправильной формы, размером не более 50 см по наибольшему измерению. Бутовый камень может быть рваный (неправильной формы) и постелистый. Для получения рваного бута и щебня разработку пород осуществляют преимущественно взрывным способом. Плитняковый бут получают из пород пластового залегания. Крупные отдельности такой породы, ограниченные трещинами, отделяют экскаватором с последующей развалкой кусков до требуемых размеров камнекольным инструментом.

Бутовый камень получают разработкой местных осадочных  и изверженных пород, отвечающих проектным требованиям в отношении прочности, морозостойкости, водостойкости. Бут из осадочных пород (известняков, доломитов, песчаников) не должен содержать примесей глины, рыхлых прослоек и включений пирита.

Из бута возводят плотины и другие гидротехнические сооружения, его применяют для подпорных стенок, кладки фундаментов и стен неотапливаемых зданий. Большое количество бутового камня перерабатывается в щебень.

Щебень - куски камня размером 5-70 мм (для гидротехнического строительства до 150 мм). Получают его дроблением бутового камня. Для обеспечения нужного зернового состава щебня процесс дробления осуществляют в несколько стадий. Встречается и природный щебень, называемый дресвой.

Гравий состоит из скатанных зерен тех же размеров, что и у щебня. Его получают просеиванием рыхлых осадочных пород, в необходимых случаях применяют промывку для удаления вредных примесей (глины, пыли).

Песок состоит из зерен различных минералов (кварца, полевого шпата, слюды и др.) с размерами 0,16-5 мм. Применяют природные и искусственные (дробленые) пески.

Щебень, гравий и песок используют в качестве заполнителей для бетонов. Предприятия-поставщики на эти материалы должны выдавать сертификат радиационно-гигиенической оценки о содержании естественных радионуклидов.

Камни   и   плиты

Стеновые  камни получают из туфов и пористых известняков путем выпиливания механизированным способом из массива горной породы или распиловки блоков-заготовок. Камни применяют для кладки наружных и внутренних стен и перегородок.

Основные размеры  стеновых камней: 390х190х188; 490х240х188;

390х190х288 мм. Каждый  такой камень заменяет в кладке 8-12 кирпичей. Целесообразно изготовлять и применять стеновые блоки объемом не менее 0,1 м³ из туфа, известняка, доломита, песчаника или пористого андезита (рис. 3). Укрупнение камней уменьшает затраты труда, позволяет перейти к индустриальным методам строительства. Стены из мелкопористого природного камня не требуют наружной штукатурки или облицовки.

 

 

Рис.3. Блоки:

а) колотый; б) тесаный; в) пиленый

Для наружных стен применяют камни плотностью не более 2300 кг/м3 Водопоглощение камня должно быть не более 30%, морозостойкость - не менее 15.

Для облицовки  гидротехнических сооружений, набережных, устоев мостов, цокольной части монументальных зданий применяют камни и плиты из гранита и других изверженных пород, которым свойственна высокая морозостойкость, прочность и твердость. Камни для облицовки могут быть плитообразные (толщиной 15-25 см), утолщенные пирамидального вида (толщиной 30 см и более).

Наружная  облицовка зданий может выполняться из атмосферостойких осадочных пород (известняков, доломитов, песчаников, туфов), которые легче поддаются обработке и экономнее гранитных пород. Для внутренней облицовки общественных зданий и сооружений (например, станций метрополитена) широко используют плиты, получаемые из хорошо распиливающихся пород: мрамора, ангидрида, гипса.

Плиты для наружной облицовки имеют толщину 4-8 см, для внутренней - 1,2-4 см. Применение алмазных резцов позволяет изготовлять тонкие (5-10 мм) экономичные плиты, стоимость которых в 2-4 раза ниже, чем обычных. Тонкие плиты находят широкое применение, особенно для внутренней облицовки.

Специальные облицовки применяют для защиты от коррозии и действия высоких температур. Для защиты от растворов кислот (кроме плавиковой и кремнефтористоводородной) используют андезит, гранит, сиенит, диабаз, кварцит, кремнистый песчаник и другие кислотостойкие породы.

Цокольные плиты, а также детали карнизов, поясков и других выступающих частей сооружений изготовляют из стойких пород. Эти изделия не должны иметь волосных трещин, им придается такая форма, чтобы на них не задерживалась вода от дождя и тающего снега.

Плиты для полов и каменных ступеней внутренних лестниц должны иметь высокие износостойкость и декоративные свойства, соответствующие архитектуре интерьера.