Горные породы которые используют в строительстве

Современная индустрия стройматериалов по праву может считаться одной из наиболее быстроразвивающихся. Сегодня уверенно ориентироваться в растущей номенклатуре строительных товаров может только специалист. Рядовым потребителям остается только сравнивать многочисленные предложения и пытаться определить, какие же разрекламированные новинки помогут воплотить в жизнь задуманный интерьер дома или офиса.

Однако есть материалы, актуальность которых исчисляется тысячелетиями, а надежность и долговечность проверена величайшими зодчими современности и прошедших эпох. В отличие от синтетических продуктов современных технологий, натуральный камень способен создать в вашем доме положительную ауру, привнести в него чувство уверенности и защищенности. Недаром камень издревле был для человека символом стабильности и престижа; мрамор и гранит использовали для строительства и отделки наиболее выдающихся сооружений, призванных продемонстрировать величие и могущество их владельца.

Сегодня сфера применения натурального камня существенно расширилась. Благодаря красоте, долговечности и отличным эксплуатационным характеристикам мрамор и гранит применяют всюду — от жилых домов и офисных зданий до выставочных центров, аэропортов и станций метро.

Магматические горные породы

Что же это такое — природный камень? Как рождаются в недрах земли мрамор, гранит и др.? Для чего их применяют?

Материалы из природного камня

Природный камень — первое добытое человеком полезное ископаемое.

Наиболее древние сооружения, сохранившиеся до наших дней, были построены из природного камня.

На протяжении тысяч лет основными зданиями из природных каменных материалов были монументальные культовые, где масса преобладала над внутренним пространством.

Массивные культовые сооружения ( ступы, храмы ) в древней Индии, древних майя ( пирамиды, дворцы ) имели на поверхности каменных материалов разнообразную резьбу.

Среди отдельных ярких мазков на огромной картине древней мировой архитектуры из природного камня можно отметить творения мастеров Византии, Сербии, Армении, Грузии и, конечно, Руси. Дмитриевский собор в г. Владимир — яркий пример самобытного русского каменного храма с великолепной резьбой. (приложение 1)

В современном же строительстве из природного камня путем обработки получают стеновые и фундаментные блоки для возведения различных по назначению сооружений, бордюрный камень для ограждения дорог, облицовочные плиты для внутренней и наружной отделки зданий. Монументальный камень для изготовления колонн и крупных архитектурных деталей. Каменная облицовка повышает долговечность зданий и избавляет от необходимости ремонта наружных стен на многие десятилетия. При применении более сложных технологий из горных пород получают каменное литье и минеральную вату.

Условия образования горных пород предопределяют их минералогический состав и общий характер строения. Именно от состава и структуры зависят их основные свойства, а следовательно, применение в строительстве.

Урок 12 Горные породы и минералы

По условиям образования горные породы разделяют на три основные группы (подробнее см.приложение 2):

ь Магматические (изверженные)

ь Осадочные (вторичные)

ь Метаморфические (видоизмененные)

Магматические (изверженные) горные породы образовались из расплавленной магмы, поднявшейся из глубины земной коры и отвердевшей при остывании. В зависимости от скорости и места охлаждения магмы они в свою очередь могут быть глубинными или излившимися.

Глубинные породы остывали медленно, под значительным давлением толщи земной коры. Эти условия обеспечили полную кристаллизацию составляющих минералов. Поэтому такие породы имеют крупнокристаллическую структуру, высокие плотность (2600. 33ОО кг/м3) и прочность на сжатие (100. 500 МПа), морозостойкость (более F200), низкое водопоглощение (О,1.

1,5 %), большую теплопроводность. К ним относятся граниты, габбро, диорит и др.

Граниты — самые распространенные магматические породы на Земле. Они имеют зернисто-кристаллическое строение, обеспечивающее им высокую прочность на истирание. Цвет гранита зависит от цвета входящего в его состав полевого шпата и чаще всего бывает серым, голубовато-серым, но может быть и темно-красным, и даже зеленым.

Граниты хорошо обрабатываются (обтесываются, шлифуются и полируются). В строительстве используют облицовочные плиты для стен и пола, бордюрные камни, щебень для высокопрочных бетонов. Граниты применяют для облицовки гидротехнических сооружений, набережных, цоколей зданий, а также для выполнения фундаментов монументальных сооружений.

Габбро — кристаллическая крупнозернистая горная порода, устойчивая к выветриванию. Ее камень используют в качестве облицовочных плит, для покрытия дорог и получения высокопрочного щебня для бетонов. Одна из разновидностей габбровых пород — лабрадорит — имеет серую и черную окраску с красивыми мерцающими вкраплениями в синих и зеленых тонах, его используют для особо ценных облицовок.

Диорит — крупнокристаллическая среднезернистая горная порода, обладающая повышенной ударной вязкостью и устойчивостью к выветриванию, хорошо полируется. Эти свойства позволяют использовать диориты в качестве материалов, противодействующих различным вибрационным воздействиям, например для фундаментов мостовых сооружений. По строительным свойствам диорит не уступает граниту, его применяют при облицовочных работах и в дорожном строительстве.

Излившиеся горные породы образовались при быстром остывании магмы. В случае отвержения у поверхности земли породы близки по своим свойствам к глубинным, но в отличие от них имеют мелкокристаллическую, скрытокристаллическую или частично стекловатую, аморфную структуру. К плотным породам относят андезиты, диабазы и базальты, отличающиеся высокой кислотостойкостью. При быстром охлаждении лавы, выброшенной под давлением газов на поверхность земли или высоко в воздух, образуются соответственно высокопористая вулканическая пемза или рыхлый вулканический пепел, который с течением времени спрессовывается и образует вулканический туф.

Диабазы имеют скрытокристаллическую структуру, обладают высокой прочностью, большой ударной вязкостью, малой истираемостью, способностью раскалываться на куски сравнительно правильной формы. Используют диабаз для изготовления дорожных материалов, щебня для бетона, облицовочных плит, а также в качестве сырья для получения кислотоупорных изделий — каменного литья.

Базальт — представляет собой плотную тяжелую породу, имеющую скрытокристаллическое или аморфное строение. Большая твердость и хрупкость базальтов затрудняют их обработку. Эта горная порода обладает кислоупорными и электроизоляционными свойствами, а также является ценным сырьем для получения кислостойкого каменного литья в виде облицовочных плит и труб. Используя специальную технологию, из базальта получают каменную вату.

Осадочные породы имеют вторичное происхождение, так как

Образуются в результате физического и химического разрушения изверженных пород. Например, гранит разрушается с образованием природного щебня, кварцевого песка и глины. Общим признаком осадочных пород является одинаковая форма залегания в виде пластов, поэтому их еще называют пластовыми.

Основными причинами разрушения являются:

Ш Физические — нагревание солнцем, резкие перепады температур, ветер, замерзание влаги в порах;

Ш Химические — воздействие различных кислот и солей, находящихся в воде и воздухе (углекислота, серный и сернистый ангидрид);

Ш Органические — влияние продуктов жизнедеятельности мхов, лишайников, и других простейших растений и микроорганизмов.

В зависимости от условий образования осадочные породы делят на три основные группы: механические, химические осадки и органогенные.

Механические отложения образовались в результате физического разрушения изверженных пород. Их в свою очередь подразделяют на рыхлые (гравий, щебень, песок, глина), оставшиеся на месте разрушения или перенесенные водой, льдом или ветром, и сцементированные (песчаники, брекчии, конгломераты). Цементирующим веществом в этих породах может служить раствор карбоната кальция, кремнезема, оксидов железа или глины. В песчаниках цементируемой породой является песок, в брекчиях — щебень, конгломератах — гравий, имеющий округлую форму. Сцементированные породы, обладающие высокой плотностью, прочностью и морозостойкостью, используют для кладки фундаментов, стен неотапливаемых помещений, облицовки зданий, ступеней и тротуаров.

Химические осадки образовались в результате выпадения из пересыщенных водных растворов вследствие изменения температуры различных кристаллических веществ. Основными представителями этой группы материалов, нашедшими широкое применение в строительстве, являются карбонатные (известняк, магнезит, доломит) и сульфатные (гипс, ангидрит) породы. Все эти природные каменные материалы служат сырьем при изготовлении минеральных вяжущих веществ (извести, портландцемента, каустического магнезита, гипса), которые используют для получения строительных растворов и бетонов.

Органогенные отложения образовались в результате скопления отмирающих водорослей, раковин, моллюсков и их спрессовывания толщей воды.

Для строительных целей наибольшее применение нашли мел, известняк — ракушечник, диатомиты и трепелы.

Мел — мягкая порода, сложенная мельчайшими частицами водорослей и скелетов одноклеточных животных. Его используют в цементной, стекольной промышленности, при производстве извести, в качестве наполнителя пластмасс, красочных составов и резиновых изделий.

Известняк-ракушечник представляет собой сцементированные обломки раковин. Это относительно пористая порода с водопоглощением до ЗО %, прочностью 10…60 МПа. Используют этот материал в качестве бутового камня, щебня, стеновых блоков, облицовочных плит, сырья для получения вяжущих.

Диатомиты и трепелы — близкие по структуре, составу и свойствам породы. Они высокопористы, огнеупорны, кислотостойки, плохо проводят звук и тепло. Их применяют при изготовлении теплоизоляционного легкого и огнеупорного кирпича и в качестве активных минеральных добавок в цемент.

Метаморфические породы образуются в толще земной коры в результате более или менее глубокого преобразования изверженных или осадочных горных пород при действии высоких температур и давления, а также возможном химическом воздействии. Метаморфические породы отличаются от исходных структурой и свойствами. По структуре их разделяют на массивные или зернистые (мрамор, кварцит) и сланцеватые (гнейсы сланцы).

Мрамор — наиболее распространенная метаморфическая порода, широко используемая в строительстве. Это название объединяет плотные карбонатные породы, часто весьма заметно отличающиеся по свойствам. Основная область применения мрамора — внутренняя отделка при этом учитывают, что многие разновидности мрамора имеют сравнительно высокую истираемость, что ограничивает их применение для покрытия пола.

Более широкое применение природных материалов и изделий в строительстве представлено в таблице (см. приложении 3)

Блоки камня, полученные в карьере, поступают на камнеобрабатывающие предприятия для переработки. Процесс в результате которого камню придают требуемую форму, размер и фактуру лицевой поверхности, включает ряд операций, выполняемых в определенной последовательности разнообразными камнеобрабатывающими станками.

На современных предприятиях камень обрабатывают механизированным способом. В зависимости от характера используемого инструмента различают три основных вида обработки: резанием, шлифованием и скалыванием. Каждый из этих видов, в свою очередь, делится на две стадии: придание камню формы и размеров выпускаемого изделия и фактурную обработку. Для этого лицевой поверхности изделия придают заданную степень рельефа.

Обработка резанием — наиболее современный процесс обработки камня: этот способ высокопроизводителен, дает меньше отходов и в наибольшей степени допускает автоматизацию производства. В зависимости от твердости камня используют стальные и твердосплавные резцы ( для камня мягких пород и средней твердости) или алмазный и карборундовый инструменты ( для пород средней твердости и твердых) специальной конструкции.

Обработка скалыванием — также широко используемый способ, однако в большинстве случаев он сопряжен с постоянным оператора и поэтому более трудоемок. Ударная обработка камня механизирована и автоматизирована не полностью.

Придание камню требуемой формы независимо от принятого способа обработки выполняют в две стадии: сначала изделию придают форму, грубо приближающуюся к заданной, и лишь затем изделие получает окончательную форму в соответствии с проектом. Такое разделение операции повышает производительность оборудования, дифференцируя его работу: каждая работа выполняется на специализированных станках.

При получении требуемой фактуры абразивную обработку производят, как правило, на шлифовально-полировальных станках.

Шлифование поверхности камня позволяет достичь высокой степени ее гладкости, вплоть до зеркального блеска. Процесс шлифования останавливают при получении поверхности с заданной степенью шероховатости.

Фактура камня, обрабатываемого при помощи скалывающих инструментов, может характеризоваться наличием глубокого (до 50 мм и более) рельефа, создающего четкую светотень, повышающую декоративный эффект. Более сложна фактура неглубокого рельефа, которая достигается последовательной обработкой поверхности специальными инструментами.

К достижениям камнеобрабатывающей промышленности относится получение тонкопиленых плит природного камня для облицовки толщиной не более 10 мм. Внедрение ультразвуковой, плазменной, лазерной обработки материала, что позволяет увеличить выпуск материалов при одновременном снижении их себестоимости и повышении качества.

Источник: studbooks.net

Классификация грунтов. Породы — как основания их свойства

Общие понятия о свойствах грунтов. Классификация (виды) грунтов

Грунтами называются любые горные породы, залегающие преимущественно в пределах зоны выветривания Земли и являющиеся объектам инженерно-строительной деятельности человека. Грунты используются в качестве основания, среды или, материала для возведения зданий и сооружений.

В соответствии с ГОСТ 25100-82 все грунты классифицируют в зависимости от происхождения и условий образования, характера структурных связей между частицами, состава и строительных свойств грунтов.

Грунты подразделяют на два основных класса: скальные и нескальные.

Скальные грунты — это грунты с жесткими структурными связями, к которым относятся магматические (граниты, диориты и др.), метаморфические (гнейсы, кварциты, сланцы и др.), осадочные сцементированные (песчаники, конгломераты и др.) и искусственные.

Скальные грунты подразделяются на разновидности в зависимости от предела прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии, по степени размягчения в воде, растворимости и др.

Нескальные грунты — это грунты без жестких структурных связей. К нескальным грунтам относят рыхлые горные породы, включающие несвязные (сыпучие) и связные породы, прочность которых во много раз меньше прочности связей минералов, слагающих эти породы. Характерной особенностью этих грунтов является их раздробленность, дисперсность, что кореннымчобразом отличает их от скальных весьма прочных пород.

В состав грунтов входят твердые минеральные частицы, вода в различных видах и состояниях и газообразные включения. В состав некоторых грунтов входят органические соединения.

Твердые минеральные частицы грунта представляют систему разнообразных по форме, составу и размерам зерен. Размеры зерен колеблются от десятков сантиметров для валунов до мельчайших коллоидных частиц.

Нескальные грунты по размерам минеральных частиц подразделяют на следующие виды:

песчаные (гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые);

пылевато-глинистые (супеси, суглинки и глины).

По плотности сложения песчаные грунты подразделяют на виды в зависимости от значения коэффициента пористости.

Среди пылевато-глинистых грунтов необходимо выделять грунты, проявляющие специфические неблагоприятные свойства при замачивании,— про-садочные и набухающие. К просадочным относятся грунты, которые под действием внешней нагрузки или собственного веса при замачивании водой дают осадку, называемую просадкой.

Просадочные грунты характеризуются относительной просадочностью ese, начальным просадочным давлением pse и начальной просадочной влажностью wse. Просадочными свойствами обладают лессовые и другие макропористые грунты.

Лессовые грунты — это макропористые грунты, содержащие карбонаты кальция и проявляющие просадочные свойства при замачивании водой под нагрузкой.

К набухающим относятся грунты, которые при замачивании водой или химическими растворами увеличиваются в объеме, и при этом относительное набухание без нагрузки составляет esme0,04.

К особым видам грунтов также следует отнести биогенные грунты, плывуны, растительные и мерзлые грунты.

Грунты, содержащие значительное количество органических веществ, называются биогенными. К ним относятся заторфованные грунты, торфы и сапронелы (пресноводные илы).

Ил — водонасыщенный современный осадок водоемов, образовавшийся в результате протекания микробиологических процессов, имеющий влажность, превышающую влажность на границе текучести, и коэффициент пористости более 0,9.

Плывуны — это грунты, которые при вскрытии приходят в движение подобно вязкотекучему телу, встречаются среди водонасыщенных мелкозернистых пылеватых песков. Различают плывуны истинные и псевдоплывуны. Истинные плывуны характеризуются присутствием пылевато-глинистых и коллоидных частиц, большой пористостью (> 40%), низкими водоотдачей и коэффициентом фильтрации, особенностью к тиксотропным превращениям, оплыванием при влажности 6—9% и переходом в текучее состояние при 15—17%.

Псевдоплывуны — пески, не содержащие тонких глинистых частиц, полностью водонасыщенные, легко отдающие воду, водопроницаемые, перехб- дящие в плывунное состояние при определенном гидравлическом градиенте.

Почвы или растительные грунты —

это природные образования, слагающие поверхностный слой земной коры и обладающие плодородием. К нескальным искусственным грунтам относятся грунты, уплотненные различными методами (трамбованием, укаткой, виброуплотнением, взрывами, осушением и др.), насыпные и намывные.

Геологические породы — как основания зданий и сооружений и их основные свойства

В строительной практике принято верхний слой горных пород, слагающих кору выветривания, которые используют как основание или материал для инженерных сооружений называть грунтами. Грунты могут быть также использованы как среда для некоторых инженерных сооружений, в частности, тоннелей, метро, шахт и др.

В зависимости степени разрушения горной породы и некоторых других свойств, важных в строительном отношении, грунты залегающие в основании или используемые как строительный материал можно классифицировать на:

— скальные — магматические, метаморфические и осадочные горные породы с жесткой связью между минералами или агрегатами, в виде сплошного или трещиноватого массива;

— сыпучие — не сцементированные грунты, не обладающие связностью в сухом состоянии и не обладающие пластичностью;

— глинистые — связные в сухом состоянии, тонкозернистые грунты,

обладающие свойствами пластичности;

— особые грунты, имеющие малую несущую способность и структурно неустойчивые.

Скальные породы характеризуются высокими прочностными характеристиками. Так, временное сопротивление одноосному сжатию составляет от 300,0 до 2,0 МПа. Породы, обладающие временным сопротивлением сжатию в насыщенном состоянии меньше 5,0 МПа, относят к полускальным.

Большей части скальных пород присуща трещиноватость. Наличие трещин приводит к ослаблению массива и создает условия для фильтрации. С поверхности на глубину до 25…50 м скальные породы могут быть в той или иной степени выветрелые, что также приводит к снижению прочности массива.

Некоторые из скальных пород из-за их слоистого строения обладают анизатропностью — различными свойствами по различным направлениям. В целом скальные грунты являются надежными основаниями и требуют детального изучения только при возведении на них водоудерживающих и других ответственных сооружений.

Для скальных грунтов при изыскании определяют следующие основные характеристики:

— временное сопротивление одноосному сжатию;

— показатели трещиноватости (модуль трещиноватости, характеристика трещин);

Сыпучие породы характеризуются отсутствием прочных связей между отдельными зернами, пористостью, высокой водопроницаемостью, неустойчивостью при динамических нагрузках. Уплотняемость их при статических нагрузках незначительна. В целом сыпучие породы достаточно надежные основания для сооружений со сравнительно небольшими вертикальными нагрузками и незначительными горизонтальными. Они не пригодны для строительства водоудерживающих сооружений.

Состав и строение грунта

Прежде чем разбирать разновидности грунтов нужно понимать, что такое грунт, основной его состав, чтобы лучше в дальнейшем понять его структуру и свойства. В разъяснении нам поможет замечательное пособие С. А. Пьянкова «Механика грунтов», а также ГОСТ.

Разновидности грунта согласно ГОСТ 25100-2011

Все грунты можно классифицировать по гранулометрическому составу на:

1. Скальные
2. Дисперсные
3. Мерзлые, мы их не будем рассматривать в рамках этой статьи.

Упростим сложную и подробную классификацию, приведенную выше:

1. Самые прочные и способные нести высокую нагрузку – скальные (известняки — но не все, и только не при высоком уровне вод, а также гранит, сланцы), они не часто встречаются, более распространены дисперсные. Скальные грунты не вспучиваются, не проседают.
2. Дисперсные грунты . Нас интересуют следующие типы грунтов: крупнообломочные (например, валуны, дресва, галька), глина, суглинки, супесь, песок, ил, песок, торф, пылеватый песок, лёссовые грунты.

По классификации гранулометрического состава, приведенной ниже в таблице несложно определить размерность частиц.

Если вы по какой-то причине не можете отнести в лабораторию пробы грунта (например, нет в вашем городе лаборатории), то без лаборатории, так сказать «в полевых условиях», грунт можно диагностировать по описанию в следующей таблице:

Еще один популярный способ определения в полевых условиях типа грунта — во влажном состоянии, будем «катать колбаски». Разумеется, щебень или торф вы итак определите визуально, такой способ подходит для глиносодержащих видов грунта. Смачиваете образец грунта водой и пытаетесь скатать жгутик ладонями. По признакам определяете тип.

Для того, чтобы у вас было представление о том, как выглядят суглинок, супесь, глинистая почва, песчаная почва приведем следующее изображение:

Есть некоторые способы, по которым можно определить типы грунта, гранулометрический их состав, а также некоторые их характеристики, вроде плотности, влажности, но для этого вам придется проводить опыты (которые, к слову, мы бы не советовали вам проводить самостоятельно, проще обратиться в лабораторию, и заниматься тем, что у вас отлично получается, предоставив лабораторные опыты специалистам, которые смогут замерить физ.свойства грунтов, их состав наиболее точно, без больших погрешностей).

Проблемные, сложные грунты

Если вы несчастливый обладатель подобных грунтов на участке, будьте внимательны и бдительны, много раз подумайте, прежде чем строить, а лучше проконсультируйтесь со специалистом и обязательно сделайте анализ грунта на участке, если еще не сделали.

Подробнее про то, как определить типы грунта на участке перед строительством читайте в нашей статье.

Далее рассмотрим, как выглядят определенные разновидности грунта, и разберем их основные характеристики. Не будем рассказывать о валунах, гальке, щебне, вы сможете отличить такой тип грунта, видели неоднократно.

Расскажем о других типах, которые зачастую бывают проблемными, теряя свою прочность под внешним воздействием, например, напитываясь водой, или соединяясь с другими грунтами и их примесями.

Такие грунты — структурно-неустойчивые грунты , то есть изменяющие свою структуру под внешними влияниями, просадочные грунты.

• Мерзлые и вечномерзлые
• Карстующиеся грунты
• Лессовые грунты
• Органоминеральные и органические грунты
• Набухающие
• Слабые водонасыщенные глинистые
• Насыпные
• Засоленные

Мерзлые и вечномерзлые

Мерзлые грунты меют температуру ниже нуля, в том или ином виде содержат в составе льдистый частицы. После нахождения в мерзлом состоянии от 3 лет и больше такие грунты уже приобретают свойства вечномерзлых грунтов.

В замерзшем состоянии мерзлые и вечномерзлые грунты очень прочные, не подвержены деформациям, так как связующие их криогенные структуры повышают первоначальную прочность.

В процессе таяния полностью меняется структура и физико-механические свойства, происходят серьезные деформации. Некоторые грунты даже становятся жидкими после оттаявания.

Основная особенность всего класса мерзлых грунтов — просадочность при таянии, когда происходит масштабное уменьшение объема грунта. Вечномерзлые грунты — достаточно проблемный тип грунта для проектирования и строительства.

Какой фундамент выбрать? Это можно определить только после определения всех необходимых расчетных деформационо-прочностных характеристик в процессе лабораторных испытаний.

• Первый вариант — сохранить структуру криогенных связей — мерзлое состояние как во время строительства, так и при дальнейшей эксплуатации. Сохранение вечной мерзлоты грунта сохраняется путем организации холодных первых этажей, проветриваемых холодных подполий с вентилируемыми продухами. В этом случае определяем мин.глубину заложения фундамента по СНиП 2.02.04-88:

• Второй вариант — подготовка сооружения к неравномерной осадке. Можно заменить неустойчивый грунт на непосадочный песок или крупнообломочный грунт. Можно также опирать фундамент на более прочный слой, тогда можно использовать вечномерзлые грунты в оттаявшем состоянии или состоянии таяния. Это возможно лишь при условии наличия в массиве грунта прочных малодеформирующихся в процессе оттаивания грунтов.

Заглубление фундамента в этом случае осуществляется на основании расчетной глубины сезонного промерзания грунта df и уровню подземных вод, которые образуются в процессе оттаивания.

Необходимо застраивать площади на вечномерзлой земле только по одному из вариантов, а не так, что сосед выбирает холодный первый этаж, а вы — сваи.

Стоить отметить, что широко используемые в северном строительстве сваи тоже подвержены негативному воздействию: напорному давлению вод при промерзании грунта; хим. агрессивности воды оттаявшего слоя; появлению трещин из-за температурных деформаций.

Известняки

Известняки, как и другие грунты из группы скальных осадочных карбонатных пород, в сухом виде — прочные, а при намокании грунтовыми водами ее теряют.

Есть известняки изначально с низкой плотностью и широкой «пористостью» — ракушечники , есть и другая намного более плотная разновидность с низкой пористостью. Прочность у первых в сотни раз ниже, чем у вторых.

Одна из разновидностей известнякового грунта – мергель , который представляет из себя микс из известняка и глины.

Основание из известняка (кстати, это же касается и доломита, мела) — довольно опасно для сооружения фундамента, хотя казалось бы скальный грунт. Там, где пласт известняка легко доступен воде, может со временем сформироваться большущая воронка, так как известняки подвержены размытию. Известняки относятся к карстующимся породам (также как гипс, доломит) — горные породы, способные растворяться при размывании поверхностными и подземными водами. В итоге может произойти карстовый провал:

В случае залегания пласта известняка на участке необходимо определить его пористость и продумать отвод поверхностных вод. В таком неблагоприятном случае многие прибегают к использованию свайного фундамента. Советуем не импровизировать, лучшим вариантом для вас будет консультация с хорошим специалистом геологом, инженерные изыскания в данном случае обязательны.

Лёссовые грунты, лёссы, лессовые суглинки

Нельзя сказать с точностью, каким образом появились такие грунты, ученые до сих пор об этом спорят. Лёссовые породы относятся к структурно-неустойчивым грунтам (но не все из них просадочные) .

Такой тип очень распространен на протяжении больших территорий в России, Украине, Европе, причем лёссом занято более 80 % территории Украины. Залегание такого типа грунта обычно располагается сразу под почвенным покровом, в верхних слоях.

Лессовые грунты обычно светло-желтого или светло-коричневого цвета (его еще называют палевый цвет), или же даже буро-желтого.

Лессовые грунты содержат больше воздуха, чем твердых частиц, содержат множество макропор, пористость до 60%. Больше 60 процентов частиц – мелкие пылеватые, также содержится глина и в меньшей степени песок.

На изображениях ниже можно рассмотреть характерное для лёссовых пород наличие вертикальных «бороздок», прожилок или канальцев. Такие макропоры в виде трубочек доходят в диаметре до 3 мм.

Различают типичные лёссы и лессовые суглинки. Лёссовые суглинки содержат больше глины, чем типичные лёссы, им присущ более темный цвет, иногда красновато-бурый. Лёссовые суглинки менее пористые и, следовательно, более плотные, менее просадочные.

В обычном состоянии лессовые отложения весьма прочные, способны выдерживать большие нагрузки, но при увлажнении прочность теряется, возникают дополнительные просадочные деформации от нагрузки – как внешней, так и от собственного веса.

Чтобы определить степень просадки лёсса, его в лабораторных условиях уплотняют под давлением, а затем подвергают замачиванию.

Органоминеральные и органические грунты — торфы, заторфованные, сапропели

Торфяники распространены в Подмосковье, на востоке и северо-востоке. Они относятся к слабым грунтам, с присущей низкой прочностью.

Какие характеристики присущи торфам и заторфованным грунтам?

• Высокая водонасыщенность
• Сильная сжимаемость
• Осадочность, медленно протекающая
• Изменяемость характеристик под нагрузками
• Подземные воды представляют собой весьма агрессивную среду по отношению к строительным конструкциям.

Помимо градации по количественному содержанию торфа органоминеральные и органические грунты делятся на:

• Открытые , находящиеся близ поверхности;
• Погребенные , располагающиеся в виде слоев или линз в глубине толщи;
• Искусственно погребенные

Также важно значение степени разложения торфяных грунтов – степень разложения слагаемых его растительных остатков – гумуса.

Очень важно оценить и характер залегания торфосодержащих пород:

Напластование, имеющее в составе торф и заторфованные грунты — одно из наихудших оснований, так как приводит к дальнейшим деформациям и просадкам.

Нельзя возводить фундамент с непосредственным опиранием его на сильнозаторфованные грунты, торфы, сапропели и ил.

Мероприятия по укреплению неустойчивых оргиничексих и органикоминеральных грунтов описаны в СП 22.13330.2011 разделе 6.4 «Органоминеральные и органические грунты».

В числе мероприятий замена нейстойчивого грунта средне- или крупнозернистым песком, гравием (что может быть очень дорого, например, в виду высокой мощности слоя торфа), а также можно прибегнуть к строительству свайного фундамента с опиранием свай на слой грунта с высокими прочностными характеристиками.

Нельзя забывать, что в органических грунтах очень агрессивная среда для бетона и металла, поэтому нежелательно использовать стальные сваи, нужно позаботиться об изоляции свай для продлевания срока использования строения.

Набухающие

К таким грунтам можно отнести некоторые разновидности глиносодержащих грунтов. Набухающие грунты имеют свойство увеличиваться в объемах при контакте с водой, им также свойственна усадка при высыхании. Показатель влажности на пределе текучести, а также число пластичности у таких грунтов весьма высокие, природная влажность < влажности на границе раскатывания. Пески и супеси не подвержены набуханию практически, зато суглинки и глины подвержены этому свойству пропорционально содержанию в них частиц глины.

Опасность таких грунтов заключается в том, что любое изменение уровня грунтовых вод спровоцирует набухание, и последующую просадку грунта в связи с уменьшением объема грунта после подсыхания.

Степень возможного набухания определяется в процессе лабораторных компрессионных испытаний.

Подробнее про набухающие грунты, про расчетные характеристики, про деформации основания в следствии усадки и набухания — прочитайте в разделе 6.2 «Набухающие грунты» в СП 22.13330.2011. Там же приведена формула по расчету подъема основания в результате набухания.

Какие меры принимают для предотвращения усадок грунта под фундаментом?

• хороший дренаж и водоотведение;
• предварительное замачивание;
• устройство песчаных подушек;
• замена набухающего грунта поностью или частично;
• прорезка набухающего грунта, опирание фундамента на более надежный слой грунта (если слой набухающего грунта не больше 12 м).

Слабые водонасыщенные глинистые

Эта группа представлена илом, сапропелем, а также глинистыми грунтами в текучем или текучепластичном состоянии . Характерными свойствами такого типа сложных грунтов являются:

• большая водонасыщенность: влажность от 0,8, больше 80% заполненных водой пор;
• значение угла внутреннего трения 3°-14°, сцепления 0-0,02 МПа
• частая большая мощность водонасыщенного слоя — до 20 м;
• высокая сжимаемость грунта и малая прочность;
• расчетные осадки сооружений разнятся иногда значительно с реальными, фактическими посадками.
• неравномерная и очень большая осадка фундамента, построенного на водонасыщенном грунте.

Сапропель мы описывали и показывали чуть выше, приведем только его физические свойства:

Какие варианты фундаментов используют в строительстве?

• свайные фундаменты из железобетонных свай,
• песчаные подушки,
• дрены (песчаные сваи),
• известковые сваи,
• дренажные прорези

Стоит отметить, что имеет место быть процесс кольматации песка ( естественное попадание мелких частиц, особенно глинистых и пылеватых в поры и трещины оснований ) при устройстве песчаных подушек, свай, что со временем снижает устойчивость и прочность фундаментов.

Насыпные

Насыпные грунты относятся к так называемым техногенным грунтам, их особенностью является то, что они имеют нарушенную структуру.

К их основным характеристикам относятся:

• неравномерная сжимаемость, и как следствие дальнейшие деформации, особенно в связи с вибрационными нагрузками, замачиванием;
• постепенное самоуплотнение

Насыпные грунты могут самоуплотняться, продолжительность этого процесса различна, в зависимости от разновидности насыпи. Примерный срок самоуплотнения приведен в СП:

Примерные значения физико-механических свойств насыпных грунтов (НИИОСП)

удельный вес, кН/м3	уд. вес частиц грунта, кН/м3	модуль деформации, Мпа	угол внутренннего трения	сцепление, кПа
слежавщиеся возрастом более 100 лет	16,5	26,5	от 8 до 12	18-20	4-8
планомерно возведенные насыпи из песчаных грунтов	16,5	26,5	от 10 до 15	22	1
непланомерно возведенные, неслежавщиеся насыпи	16	26,5	от 6 до 8	17-18	0-2

Уровень прочности насыпных грунтов повышается с помощью их уплотнения различными способами:

• трамбовкой, укаткой, гидровиброуплотнение
• устройство грунтовых подушек
• прорезка свайным фундаментом
• химическим способом, например, силикатизацией

Засоленные

Засоленные грунты в России распространены примерно на 10 процентах всей территории, преимущественно в Крыму, на Кавказе, а также Западно-Сибирской низменности.

Цитата из СП 22.13330.2011: «Степень засоленности грунта Dsal, % — отношение массы водорастворимых со лей в грунте к массе абсолютно-сухого грунта.»

Засоленные грунты при фильтрации воды подвергаются выщелачиванию. Вода растворяет соли, способствуя увеличению пористости. Основания грунтов в конечном итоге подвержены суффозионной осадке. При увлажнении засоленных грунтов изменяются их физико-механические свойства: плотность, прочность, деформируемость и водопроницаемость. К тому же еще одна опасность засоленных грунтов — агрессивность воды с растворенными в ней солями к стройматериалам, бетону.

Засоленные грунты в замоченном состоянии могут быть набухающими или просадочными. Все расчеты по засоленным грунтам доверьте специалистам.

Каким бы сложным грунт ни был на вашем участке, современные технологии строительства могут обеспечить вам прочную постройку на любом основании. Но только при условии полноценного инженерно-геологического обследования, проведения всех необходимых расчетов на основании этого исследования. Обладая знанием о всех возможных нагрузках на основание и будущее сооружение, можно сделать экономически-целесообразный выбор подходящего по всем параметрам фундамента, который не даст трещины и деформации, которыми так часто изобилуют фотографии неправильно рассчитанных зданий на форумах.

Утверждены новые стандарты

Cерии «Грунты»

1.Приказом Росстандарта №1124-ст от 18.12.2018 г утвержден новый ГОСТ Р 58325-2018 «Грунты. Полевое описание», разработанный АО «НИЦ «Строительство» — НИИОСП им. Н.М. Герсеванова» при участии НИУ МГСУ.

Стандарт устанавливает основные правила полевого описания и идентификации грунтов в соответствии с ГОСТ 25100 при документировании горных выработок или в маршрутных наблюдениях при выполнении инженерно-геологических изысканий и исследованиях с применением системы идентификационных признаков и характеристик.

Стандарт вводиться в действие с 01.06.2019 г.

2.Приказом Росстандарта №921-ст от 02.11.2018 г утвержден новый ГОСТ Р 58270-2018 «Грунты. Метод испытаний расклинивающим дилатометром», разработанный Саморегулируемой организацией Ассоциация «КубаньСтройИзыскания»; ООО «Новосибирский инженерный центр»; ООО «КраснодарТИСИЗ».

Стандарт устанавливает требования к методу полевого определения модуля деформации грунтов расклинивающим дилатометром и распространяется на дисперсные природные и техногенные грунты, представленные песчаными, глинистыми, органо-минеральными и органическими грунтами, состав и состояние которых позволяют производить вдавливание расклинивающего дилатометра.

Источник: olymp.in

Классификация горных пород

Классификация горных пород (генетическая классификация) основывается на происхождение и условия образования горных пород, которые предопределяют их кристаллическое строение, химико-минералогический состав и структуру.

Горной породой называют минеральную массу более или менее постоянного состава, состоящую из одного — мономинерального или нескольких— полиминеральных минералов. Примером мономинеральных горных пород являются кварцевые пески, химически чистые гипс, магнезит, а полиминеральных — базальт, гранит, порфиры.

Минералом называют природное тело, однородное по химическому составу и физическим свойствам. Минерал является продуктом физико-химических процессов, совершающихся в земной коре. Благодаря повсеместной распространенности в природе и разнообразным физико-механическим свойствам природные каменные материалы широко применяют для строительных целей.

Их используют без обработки (гравий, песок) или подвергают механической обработке (дроблению, распиловке, отеске, шлифовке), получая щебень, плиты, штучные камни, различные архитектурно-декоративные детали. Горные породы являются также основным сырьем для получения минеральных вяжущих веществ — гипса, извести, цемента и в производстве искусственных каменных материалов — кирпича, стекла, изделий из бетонов и растворов.

В большинстве случаев минералы -твердые тела, иногда-жидкие и газообразные. Всего минералов в природе более 2000. Изучение свойств природных каменных материалов существенно облегчается, если основываться на классификации горных пород. В основу классификации горных пород положено их происхождение (генетическая классификация).

Рисунок-1. Происхождение и условия образования горных пород

Происхождение и условия образования горных пород предопределяют их химико -минералогический состав, кристаллическое строение и структуру. Эти показатели характеризуют долговечность, прочность, декоративные качества горных пород и являются исходными при выборе и технико-экономической оценке горных пород для различных конструкций зданий и сооружений.

Согласно классификации горных пород(генетической классификации) горные породы подразделяются на три большие генетические группы: Магматические (изверженные), осадочные и метаморфические (смотри таблицу-1). Магматические породы( изверженные) принято считать, что образовались в процессе кристаллизации сложного природного силикатного расплава-магмы.

Осадочные горные породы возникли в поверхностных условиях из продуктов разрушения любых других пород. Метаморфические, являющиеся продуктом перекристаллизации и приспособления пород к изменившимся в пределах земной коры физико-химическим условиям.

Таблица-1.Генетическая классификация горных пород

Классификация природных каменных материалов по техническим свойствам

Объемная масса. По показателям объемной массы природные камни делятся на легкие и тяжелые. Легкие камни объемной массой не более 1800 кг/м3 имеют пористое строение (вулканический туф, пемза, известняк-ракушечник) и поэтому применяются преимущественно в виде штучного камня и блоков для стен зданий и щебня для легких бетонов.

Тяжелые камни объемной массой более 1800 кг/м3 плотного строения (из гранита, сиенита, диорита и т. п.) служат облицовкой и используются в виде плит пола, материалов и изделий для гидротехнического и дорожного строительства.

Прочность. По пределу прочности при сжатии образцов в воздушно-сухом состоянии природные каменные материалы делят на марки: 4, 7, 10, 15, 25, 35, 75, 100, 125, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 800 и 1000. Марки с 4 до 200 свойственны легким камням различной пористости.

Морозостойкость. По числу циклов попеременного замораживания и оттаивания, выдержанных образцами в условиях стандартного испытания, природные каменные материалы разделяют на марки по морозостойкости: Мрз10, Мрз15, Мрз35, Мрз100, Мрз150, Мрз200, Мрз300 и Мрз500. Высокую морозостойкость имеют плотные камни с равномерно-зернистой структурой. Камни с неравномерным порфировым строением быстрее растрескиваются при резких изменениях температуры вследствие различия коэффициентов температурного расширения мелкокристаллической массы и крупных вкрапленников. Свежедобытые известняки, доломиты, песчаники, туфы легко разрушаются от мороза вследствие того, что их поры заполнены «горной влагой» и коэффициент насыщения пор водой близок к 1. После естественной просушки они оказываются достаточно морозостойкими и более прочными.

Водостойкость . Коэффициент размягчения камня, применяемого для гидротехнических сооружений и фундаментов, должен быть не менее 0,8, для наружных стен зданий — не менее 0,6.

Истираемость и износ. Эти свойства природного каменного материала имеют важное значение при устройстве дорожных покрытий, полов, лестниц и т. п. Мелкокристаллические материалы при истирании становятся слишком скользкими, поэтому для лестниц, полов и дорожных покрытий следует применять среднезернистые материалы, которые при истирании остаются немного шероховатыми. При выкрашивании крупных зерен в процессе истирания в камне образуются выбоины.

Огнестойкость зависит от минерального состава камня. Некоторые материалы при повышенной температуре разлагаются (гипс при 100°С, известняк при 900°С), другие (например, гранит, порфиры) растрескиваются при пожаре вследствие различного теплового расширения составляющих их минералов.

Магматическая горная порода

Образование магматических пород тесно связано со сложнейшими проблемами происхождения магм и строения Земли. Согласно современным представлениям Земля имеет концентрически-зональное строение и состоит из ядра, промежуточной оболочки (или мантии) и внешней оболочки — коры. Последняя, в свою очередь, имеет три слоя: нижний — базальтовый, выше него — гранитный и верхний — тонкий чехол осадочных пород (смотри рисунок -2).

Рисунок-2. Схема строения земной коры (по В. Е. Хаину, 1964)

1 — осадочный чехол; 2 — гранитный слой; 3 — базальтовый слой; 4 — верхняя мантия перидотитового состава; 5 — верхняя мантия эклогитового (гранито-пироксенового) состава; 5 — 7, 10 — 12 и т. д. — средние мощности (в км).

Базальтовый слой коры состоит из пород основного состава. В пределах океанов верхняя его часть доступна непосредственному изучению; мощность базальтового слоя под океанами не превышает 5 — 6 км, тогда как в пределах континентов она достигает 40 км. Гранитный слой состоит преимущественно из пород кислого состава и различных метаморфических пород.

Этот слой развит в пределах континентов и континентальных склонов. Мощность его колеблется от 10 км в пределах платформ до 30 км в складчатых областях. Общая мощность земной коры на платформах составляет 30 — 40 км, в складчатых зонах достигает 30 — 70 км.

Рисунок-3. Основные группы магматических горных пород

В зависимости от условий образования выделяют все основные группы магматических пород — интрузивные и эффузивные. Интрузивные — это породы, образовавшиеся при застываний магмы на разной глубине в земной коре. Эффузивные породы образовались при вулканической деятельности, излиянии магмы из глубин и затвердевании на поверхности. В составе интрузивных пород в зависимости от глубины образования различают глубинные (абиссальные) и полуглубинные (гипабиссальные) породы.

Согласно генетической классификации, горные породы подразделяются на три большие группы: изверженные, осадочные и метаморфические (смотри таблицу-1).

Изверженные ( магматические) горные породы, принято считать, что образовались из расплавленной магмы, поднявшейся из глубин Земли и отвердевшей при остывании. Различные условия охлаждения магмы привели к образованию изверженных( магматических) пород с различным строением и свойствами.

Глубинные породы, образование которых происходило под значительным давлением верхних слоев, остывали медленно и сравнительно равномерно. Такие условия были благоприятны для кристаллизации минералов, составляющих горную породу. В связи с этим глубинные породы массивны, плотны и состоят из тесно сросшихся более или менее крупных кристаллов.

Они обладают большой плотностью, высокими прочностью на сжатие и морозостойкостью, малым водопоглощением и большой теплопроводностью. Глубинные породы имеют зернистое кристаллическое строение, называемое еще гранитным — от названия наиболее распространенного представителя этих пород — гранита.

Излившиеся породы образовались на поверхности земли при отсутствии давления и при быстром охлаждении магмы. Некоторая часть магмы, излившаяся на поверхность, уже содержала кристаллы отдельных минералов. Поэтому в большинстве случаев излившиеся породы состоят из отдельных хорошо сформированных кристаллов, вкрапленных в основную скрытокристаллическую массу.

Такое строение называют порфировым по аналогии с широко распространенными среди этой группы пород порфирами. В тех случаях, когда излившиеся породы застывали мощным слоем, их строение было сходно с глубинными породами. Если же слой был сравнительно тонок, то охлаждение происходило быстро и масса их оказывалась стекловатой, а верхние слои излившейся лавы становились пористыми вследствие энергичного выделения газов из магмы при уменьшении давления.

Обломочные породы образовались при быстром охлаждении раздробленной, выбрасываемой при извержении вулканов лавы (пемза, вулканический пепел). Часть обломочных пород (вулканического пепла) подверглась цементированию, образуя вулканические туфы.

Среди изверженных (магматических) горных пород различают массивные и обломочные, которые образовались в результате разрушения массивных пород. Массивные глубинные горные породы ( граниты, сиениты, диориты и габбро)считается что образовались в результате медленного охлаждения магмы на большой глубине под значительным давлением и в результате этого полной кристаллизации ее.

Все глубинные породы характеризуются высокой плотностью и ярко выраженной кристаллической ( крупнокристаллической ) структурой ( смотри рисунок-4).

Рисунок-4. Вид под микроскопом крупнокристаллической зернистой структуры гранита.

К-кварц; О-ортоклаз; С-слюда.

Гранит-наиболее распространенная глубинная горная порода, состоящая в основном из кварца, полевого шпата и слюды. Иногда слюда заменена темноокрашенными ( железисто-магнезиальными) минералами.Цвет гранита зависит от главной составной части -полевого шпата и наличия темных минералов. Гранит бывает серый, красный, зеленоватый и других цветов.зерна минералов имеют настолько прочную спайность, что излом часто происходит не по плоскости спайности, а по зернам минералов.

Плотность гранита в среднем 2600 кг/м³, предел прочности при сжатии 100…300 МПа, а при растяжении 1/40…1,60 предела прочности при сжатии.Большая механическая прочность, стойкость против выветривания и морозостойкость и морозостойкость обусловливают высокие строительные свойства гранита и изготовленных из него строительных материалов и изделий. Применяют гранит для изготовления лестничных ступеней, облицовочных плит, полов, щебня, бортовых камней, используют также при строительстве гидротехнических сооружений и при строительстве памятников.

Сиенит состоит в основном из полевого шпата( ортоклаза) и какого- нибудь темно-окрашенного минерала.Строение сиенита сходно с гранитом. Плотность 2400…2900 мг/м³, предел прочности при сжатии 150…200 МПа. Сиениты мягче гранитов, лучше поддаются полировке, обладают большей вязкостью. Используют сиениты наряду с гранитами. Между гранитами и сиенитами имеются переходные разности — граносиениты.

Диориты по минералогическому составу представлены плагиоклазом, роговой обманкой, реже — биотитом и авгитом. Цвет диорита оттемно-зеленогодочерно-зеленого.Плотность 2700…2900 кг/м³, предел прочности при сжатии 180…200 МПа. Диориты трудно обрабатываются, обладают большим сопротивлением истиранию, хорошо полируются, стойки против выветривания. Применяют диорит в дорожном строительстве и в виде облицовочных плит.

Габбро — кристаллическая горная порода, состоящая в основном из плагиоклаза и темноокрашенных минералов (пироксены в виде авгита). Реже в состав габбро входят биотит и роговая обманка. Цвет габбро может быть от серого и зеленого до черного. К группе габбро относится также лабрадорит — горная порода, состоящая в основном из минерала Лабрадора (разновидности полевого шпата) серого,зеленовато-серого или темного цвета с синим отблеском на плоскостях спайности. Плотность габбро очень высокая и равна 2900…3160 кг/м³; предел прочности при сжатии 100…280 МПа, а иногда и до 350 МПа.

Габбро стоек против выветривания, трудно обрабатывается, но дает хорошую долговечную полировку. Применяют его для гидротехнических и других видов сооружений в виде разнообразных строительных материалов — щебня, облицовочных плит и т. д. Лабрадорит, обладающий красивой расцветкой, используют как облицовочный материал.

Излившиеся горные породы образовались при остывании магмы, излившейся на поверхность земной коры.
Структура излившихся пород может быть полукристаллической, зернистой и стекловатой. Излившиеся породы имеют химический и минералогический составы такие же, как и глубинные, обладают примерно теми же физико-механическими свойствами, но отличаются мелкокристаллической (до стекловатой) структурой.

Кварцевый порфир — аналог гранита — имеет стекловатую структуру с вкраплением крупных зерен кристаллов кварца. При выветривании эти зерна могут выпадать из основной массы горной породы. Плотность 2400…2600 кг/м, предел прочности при сжатии 130… 180 МПа. Используют его в виде щебня или штучного камня. Наряду с кварцевым порфиром существует бескварцевый порфир (аналог сиенитов), в котором кварц отсутствует.

Трахит — горная порода, по химико-минералогическому составу сходная с порфиром, но образовавшаяся в более поздние геологические периоды. Трахит отличается высокой пористостью и относительно низким пределом прочности при сжатии — 60…70 МПа.

Диабаз— аналог габбро — состоит из плагиоклаза и авгита и имеет в своем составе примеси кварца и роговой обманки. Плотность 2800…3000 кг/м, предел прочности при сжатии 200…300 МПа, цвет темно-серый. Диабаз хорошо полируется. Применяют его в виде щебня, штучных камней, плит, брусчатки, в качестве облицовочного материала.

Из расплавленного диабаза при температуре 1200…1350 °С отливают различные изделия. Плавленый диабаз стоек к кислотам и щелочам, обладает высокими диэлектрическими свойствами. Прочность плавленого диабаза составляет около 500 МПа.

Базальт по химическому и минералогическому составу является аналогом габбро. Имеет темный цвет, скрытокристаллическую структуру с некоторым количеством вулканического стекла и состоит из плагиоклаза и авгита. Плотность 2700…3300 кг/м³, предел прочности при сжатии 100…150 МПа. Высокая твердость и прочность базальтов позволяет использовать их в качестве материалов для дорожных покрытий. Применяют базальт как сырье для изготовления каменного литья.

Порфирит и андезит — аналоги диорита. Порфирит — более старая, а андезит — более молодая горные породы; цвет их серый, серовато- и желтовато-зеленый.Плотность 2200…2800 кг/м³, предел прочности при сжатии 60…240 МПа. Порфириты применяют в качестве облицовочного материала, щебня и дорожной брусчатки, а андезит (как кислотостойкий материал) — в качестве заполнителя в кислотоупорных бетонах, а также для специальных облицовок.

Обломочные породы делят на рыхлые (пемза, вулканические пеплы и др.) и цементированные (вулканический туф).
Пемза образовалась при быстром остывании магмы и интенсивном выделении из нее газов, вспучивающих массу. Последующее быстрое остывание вспученных кусков магмы приводит к образованию стекловидной пористой породы. Цвет пемзы серый, черный и иногда белый. Пемза состоит из кремнезема SiO2 (до 70%) и глинозема Аl2О3 (до 1 5 % ) . Залегает пемза в виде обломков размеров 5…50 мм в диаметре, выброшенных во время извержения вулканов.

Плотность пемзы в куске 400… 1400 кг/м3, пористость до 80%, предел прочности при сжатии 0,4…2,0 МПа, твердость 6. Используют пемзу как щебень для легких бетонов, в качестве теплоизоляционного материала, а также как активную минеральную добавку к извести и цементам.
Вулканический пепел встречается в виде порошка от серого до черного цвета. Применяют для получения легких растворов и бетонов, а также в качестве активной минеральной добавки к вяжущим веществам.

Вулканические туфы — сцементированная туфовая лава, образованная при примешивании во время извержений к жидкой лаве пепла и песка. В результате быстрого охлаждения туфы имеют стекловидное строение. Типичным представителем вулканического туфа является артикский туф( по наименованию месторождения, расположенного близ г. Артик в Армении).

Плотность туфа в куске 1250…1350 кг/м³, пористость 40…70%, предел прочности при сжатии 8…19 МПа и выше, теплопроводность 0,21…0,33 Вт/(м·°С). Цвет розовато-фиолетовый. Применяют туфы в качестве песка или щебня для легких бетонов и растворов, крупных стеновых блоков а также активной добавки к воздушной извести или цементу.высокие декоративные качества и морозостойкость позволяют широко применять туф в качестве облицовочного материала для фасадов зданий.

Осадочные горные породы образовались при осаждении веществ из какой-либо среды, главным образом водной.Осаждение происходило периодами в виде отдельных слоев и пластов. По характеру образования и составу осадочные горные породы делят на три группы: химические, органогенные и механические.
Химические осадки представляют собой горные породы, образовавшиеся при осаждении минеральных веществ из водных растворов с последующим их уплотнением и цементацией (гипс, ангидрит, известковые туфы и др.).
Органогенные породы образовались в результате отложения остатков некоторых водорослей и животных организмов с последующим их уплотнением и цементацией (большинство известняков, мел, диатомиты и др.).

Механические отложения образовались в результате осаждения или накопления рыхлых продуктов при физическом и химическом распаде горных пород. Часть из них подвергалась в дальнейшем цементированию глинистым веществом, железистыми соединениями, карбонатами или другими углеродными цементами, образуя цементированные осадочные породы — конгломераты, брекчии.

Гипс-горная порода которая состоит из минерала того же названия.Гипс применяют для производства воздушного вяжущего -строительного гипса а также в качестве облицовочного материала внутренних частей зданий в виде искусственного мрамора. Ангидрит состоит из минерала ангидрит CaSO4.Применяют его в качестве облицовочного материала а также в качестве сырья для производства ангидритового цемента.

Магнезит состоит из минерала того же названия -магнезита MgCO3.Иногда он содержит примеси углекислых кальция и железа.Твердость магнезита 3,5…4,0; цвет белый от желтоватого до бурого. Магнезит применяют в качестве сырья для производства воздушного вяжущего -каустического магнезита и огнеупорных материалов.

Доломит состоит в основном из минерала доломита CaCO3·MgCO3 с примесями глинистого, железистого, кремнистого и других веществ.Цвет серый, от желтоватого до бурого. Структура зернистая, по свойствам доломиты близки к плотным известнякам, иногда они обладают и более высокими чем известняки механическими свойствами.Применяют доломит для производства щебня, изготовления облицовочных плит, огнеупоров и вяжущих материалов.

Известковые туфы образовались при выделении CaCO3 из кислого углекислого кальция, растворенного в воде. Очень по ристые известковые туфы используют как сырье для получения извести а плотные с мелкими равномерно расположенными порами туфы применяют в виде штучных камней для кладки стен и в качестве щебня для легких бетонов. К органогенным породам относят различные карбонатные и кремнистые породы. Для строительных целей используют известняки,известняки-ракушечники,мел, диатомиты и трепелы.

Известняк образовался в водных бассейнах из остатков животного и растительного мира (или как продукт химических осадков). Рыхлые скопления раковин и их осколков скреплялись углекислым кальцием. Известняк состоит в основном из минерала кальцита СаСО и примесей глины, доломита, кварца и др. Плотность известняка 1700…2600 кг/м, прочность при сжатии 10… 100 МПа.

Цвет белый, от желтоватого до бурого. Известняк используют для производства щебня, облицовочных плит и архитектурных деталей, а также для производства извести и портландцемента.

Известняк-ракушечник — пористая горная порода, состоящая из раковин и их обломков, сцементированных известковым веществом. Плотность 900…2000 кг/м³, предел прочности при сжатии 0,4… 15,0 МПа и более. Применяют для изготовления стеновых камней и блоков, а также в качестве заполнителя для легких бетонов.

Мел — землистая горная порода, состоящая почти из чистого карбоната кальция. В качестве примесей встречаются глинистые вещества и зерна кварца. Мел обладает высокой дисперсностью. Цвет его белый. Применяют в качестве белого пигмента, для приготовления замазки, а также при производстве извести, портландцемента и стекла.

Диатомиты — слабо сцементированная, очень пористая кремнеземистая порода, состоящая от панцирей диатомовых водорослей и частично из скелетов животных организмов. Плотность

400…1000 кг/м 3 , пористость 60…70%.

Трепелы — очень легкая глиноподобная порода, содержащая аморфный кремнезем в виде мельчайших шариков опала. Плотность 500…1200 кг/м 3 , пористость 60…70%, коэффициент тепло-

проводности 0,17…0,23 Вт/(м · °С).

Применяют диатомиты и трепелы для изготовления теплоизоляционных материалов, легкого кирпича, а также в производстве гидравлических вяжущих в качестве активных минеральных добавок.

Механические отложения образовались в результате физического выветривания горных пород под влиянием воды и температуры. Продукты разрушения переносились ветром и особенно водными потоками на различные расстояния и оседали. Так образовались глины, песок, щебень и гравий из массивных горных пород.

Химическое выветривание проявлялось в результате взаимодействия составных частей горных пород с различными веществами, находящимися в атмосфере. Так, полевой шпат (ортоклаз) под действием воды и углекислоты (находящейся в воздухе)разрушался, образуя минерал каолинит:

К2О·Al2O3·6SiO2+2H2O+CO2=K2CO3 (поташ)+4SiO2+Al2O3 · 2SiO2(каолинит) ·2H2O

К физическому и химическому выветриванию (разрушению) горных пород часто присоединяется еще биохимическое выветривание, являющееся результатом жизнедеятельности животных и растительных организмов. В результате выветривания горных пород образуются дисперсные частицы, зерна и крупные обломки; некоторые из них цементируются глиной, кальцитом или. кремнеземом, образуя цементированные горные породы. В зависимости от крупности зерен и цементации их различают следующие виды механических отложений осадочных горных пород.

Песок — рыхлая смесь зерен различных пород крупностью 0,16—5,0 мм. В зависимости от условий образования пески бывают горные, речные, морские, дюнные, барханные и др. Применяют для приготовления бетонов и растворов.

Гравий — окатанной формы зерна крупностью 5…70 мм. Применяют в качестве заполнителя для бетонов.

Песчаники — горная порода, состоящая из зерен кварца, сцементированная глинистым, кремнеземистым или известковым веществом. Прочность песчаника зависит от вида цементирующего вещества, крупности и формы сцементированных зерен. Наиболее прочные кремнеземистые песчаники имеют предел прочности при сжатии 200 МПа и более. Используют песчаники в качестве щебня для бетона, облицовки опор мостов и зданий, для дорожных покрытий, так как они имеют высокие морозостойкость и прочность при истирании.

Конгломераты — горная порода, состоящая из сцементированных зерен гравия, а брекчия — то же, из сцементированных зерен щебня. Конгломераты и брекчии используют в качестве щебня для бетонов, штучного камня и облицовочных плит.

Метаморфические породы

Метаморфические (видоизмененные) горные породы образовались в результате более или менее глубокого преобразования изверженных или осадочных горных пород под влиянием высоких температуры и давления, а иногда и химических воздействий.

В этих условиях может происходить перекристаллизация минералов без их плавления; получающиеся при этом породы обычно более плотны, чем исходные осадочные. В процессе метаморфизма происходило изменение структуры горных пород. В большинстве случаев метаморфические породы отличаются сланцеватой структурой.

Метаморфические горные породы образовались из магматических и осадочных путем их преобразования под влиянием высокой температуры и давления. В строительстве применяют гнейсы, глинистые сланцы, мраморы, кварциты.

Гнейсы по минералогическому составу являются аналогами гранита и имеют сланцевое строение. Используют гнейсы преимущественно как облицовочные плиты, в виде бутового камня для кладки фундаментов и стен неотапливаемых зданий, для тротуаров.

Глинистые сланцы состоят из уплотненных сланцевых глин. Цвет темно-серый, иногда черный. Глинистые сланцы раскалываются на тонкие плитки, обладают высокой атмосферостойкостью и долговечностью, что позволяет использовать их в качестве кровельного материала.

Мрамор — кристаллическая порода, образовавшаяся из известняков или доломитов. Кристаллы соединены без цементирующего вещества. Прочность мрамора до З00 МПа. Твердость небольшая — 3,0…3,5. Он сравнительно легко пилится на плиты и хорошо полируется. Применяют мрамор для облицовки внутренних частей зданий, так как снаружи зданий полировка быстро утрачивается.

Это объясняется слабой химической стойкостью мрамора при воздействии на него атмосферы.

Кварциты — метаморфическая разновидность кремнистых песчаников с перекристаллизованными и сросшимися зернами кварца, так что цементирующее вещество неразличимо. Кварциты стойки против выветривания, прочность достигает 400 МПа. Используют кварциты для облицовки зданий, опор мостов, а также как сырье для производства динасовых огнеупорных изделий.

Источник: stroivagon.ru

Минералы и горные породы — в чем отличие?

Геология – совокупность наук, изучающих историю образования нашей планеты, ее недра и доступную для исследования оболочку. Геология особое значение уделяет детальному исследованию минералов и горных пород.

В этой статье мы коснемся основ геологии, популярной терминологии, классификации пород применяющейся в области природного отделочного камня.

Итак, начнем с азов: минералы и горные породы. Это принципиально разные термины, которые не следует путать.

Разнообразие горных пород и минералов

Земная кора состоит из разнообразных горных пород и минералов. Со многими из них мы часто встречаемся в повседневной жизни: поваренная соль, графит, тальк, пемза, мрамор и многие другие. Горные породы и минералы имеют разный состав, внешний вид, цвет.

Минералы

Минерал может иметь несколько минеральных видов, отличных небольшими колебаниями химического состава. К примеру, кварц встречается в разных видах с характерными оттенками: белый кварц, сиреневый аметист, прозрачный горный хрусталь, желтый цитрин, темный дымчатый кварц.

Интересный факт: к минералам относят и самородную ртуть, которая способна приобретать четкую кристаллическую решетку при замерзании. А вот вода признана не минералом, а раствором минерала «лед»!

В нашем каталоге минералы представлены в элитной отделочной коллекции: полудрагоценные минералы — аметист, содалит, малахит и агат; а также часто встречающийся в земной коре – кварц.

Существует множество классификаций минералов.

Мы остановимся на той, что основана на распространенности в толщах горных пород:

• Породообразующие – самые распространенные, слагают основную массу горной породы (кварц, полевые шпаты, кальцит, плагиоклазы);
• Акцессорные – минералы, часто встречающиеся в горных породах в виде небольших включений (к примеру, гранат, слюды);
• Рудные минералы (самородные металлы, а также сульфиды и окислы металлов). Рудные минералы обладают металлическим блеском, отчего довольно легко различимы в породах. Часто используются как источник выплавки руды.
• Редкие минералы – единичные минеральные агрегаты. Большинство недавно открытых минералов являются крайне редкими.

Горные породы

Природное образование, возникшее в недрах или на поверхности земли, сложенное несколькими минеральными видами. Т.е. это полиминеральное природное образование. Минералы, входящие в состав породы, а также ее залегание зависят обусловлены геологическими условиями генезиса.

Именно условия образования пород лежат в основе их главной классификации. Итак, 3 группы горных пород:

Магматические породы

Образуются за счет остывания раскаленной магмы – это может происходить на поверхности земли и дне океана (базальты) или же в недрах на различной глубине (граниты). Для магматических пород характерна высокая устойчивость, отчасти объяснимая условиями их образования – при сверхвысоких температурах и давлении. В составе этих пород преобладает кремнезем (кварц), плагиоклазы, полевые шпаты, слюда, реже – рудные минералы.

Граниты, базальты и родственные им породы широко применяются во всех областях отделки: строительстве, архитектуре, ландшафтном благоустройстве. Для магматических пород характерен широкий диапазон цветов и текстур: от однородных бежевых, серых и черных до ярких оттенков красной, желтой, синей гаммы. Как правило, сложный витиеватый рисунок присущ магматическим породам, прошедшим также через сильные метаморфические изменения. Такие породы относятся и ко второй группе:

Метаморфические породы

Это магматические или осадочные породы, которые в толще земли подвергались сильным изменениям за счет высоких температур и давлений, подвижек земной коры, а также при воздействии на них инородных растворов. В этих обстоятельствах порода меняет минеральный состав, плотность, степень кристалличности и другие физико-химические характеристики.

К метаморфическим породам относят кварцит, сланцы, многие разновидности гранитных пород, скарны и амфиболиты. Применение этих пород не ограничено: практически любая интерьерная и экстерьерная отделка, изготовление изделий.

Осадочные породы

Породы, которые образуются в процессе изменения континентальных или морских отложений в самых верхних слоях земной коры. Осадочные горные породы образуются за счет выветривания и разрушения магматических или метаморфических пород; при разрушении и минеральном замещении останков организмов (раковин, моллюсков); в процессе преобразования материнской породы в глинистое вещество.

В большинстве своем осадочные породы обладают меньшей твердостью и прочностью, чем материнские (магматические и метаморфические). Исключением являются прочные сорта известняка, кварцевый песчаник (поразительно долговечный материал).

Области применения минералов

Минералы применяются в различных сферах человеческой деятельности. Область применения зависит от состава и других характеристик. Многие экземпляры используют в чистом виде, из некоторых выделяют другие химические элементы.

Сферы применения минералов:

• Ювелирное дело. Ювелиры подразделяют ископаемые на поделочные, ювелирно-поделочные, ювелирные, драгоценные и полудрагоценные. Из камней делают различные украшения и сувениры. Ими украшают предметы быта. Для получения необходимых экземпляров минералы подвергают огранке. На фото представлены ограненные камни.
• Строительство. Породы могут быть самостоятельным строительным и облицовочным материалом или служить для их производства.
• Изготовление абразивных и антиабразивных материалов.
• Радиоэлектронная промышленность. Особую популярность в этой сфере имеют кварцевые породы.
• Производство посуды и керамических изделий.
• Медицинская промышленность. Например, тальк применяют при изготовлении перчаток.
• Производство оптики.
• Химическая и металлургическая промышленность. В этих сферах чаще всего используют вещества, полученные при переработке природных минералов.

Список самых распространенных горных пород, используемых человеком

Горные породы в зависимости от состава, способа образования, химических характеристик и структуры делят на классы и группы, в которые входят отдельные минералы. Описать все горные породы сложно. В некоторые классы входят от нескольких десятков до сотни различных элементов.

В таблице приведен список наиболее популярных и распространенных природных ископаемых.

Многие горные породы состоят из элементов, относящихся к разным группам ископаемых.

Источник: vseprokamni.ru