книги из ГПНТБ / Слободяник И.Я. Строительные материалы и изделия учебник

Д и а т о м и т — легкая, рыхлая, преимущественно белая горная порода, состоящая в основном из водного аморфного кремнезема. Эту породу иногда называют инфузорной землей, горной мукой, кизельгуром.

В аморфном состоянии кремнезем отличается от обычного кри­ сталлического кремнезема большей химической активностью и способностью вступать во взаимодействие в присутствии воды с гидратом окиси кальция даже при нормальном температурном ре­ жиме. Образовался диатомит из скоплений скелетов морских водо­ рослей — диатомей, радиолярий и губок.

Т р е п е л состоит из мельчайших частичек аморфного кремне­ зема в виде шариков опала и телец халцедона.

Диатомит и трепел имеют примерно одинаковый химический состав. Плотность их (2,0 -ь 2,4) 103 кг/м3. Объемная масса 400— 1200 кг/м3, коэффициент теплопроводности 0,09—0,16 ѳт/м ■град, температура плавления 1450—1610° С. Количество Si02 в трепелах и диатомитах достигает 70—95%. Примесями в них являются окис­ лы железа, марганца, глинозем.

Месторождения диатомитов и трепелов в СССР весьма распро­ странены. На Украине известны месторождения трепелов и диато­ митов в районе Приднестровья, в Кировоградской и Днепропетров­ ской областях, Донбассе и др.

Диатомиты и трепелы широко применяют в строительстве и промышленности в качестве добавок к цементам, легких засыпок для конструкций, как сырье для диатомито-трепельного кирпича и других теплоизоляционных изделий.

масса опок 600—1500 кг/м3. Предел прочности при сжатии (50 -г- -Н50) ІО5 н/м2. Встречаются опоки и известняково-кремнистого состава. Опоку применяют в качестве стенового камня и заполни­ теля для легких бетонов в сыром или обожженном виде. В УССР опоки залегают большими массивами в Могилев-Подольском ра­ йоне (Приднестровье), возле Николаева, Харькова, Луганска и др.

Торф в зависимости от вида применяют для получения изоля­ ционных материалов (торф сфагнумовый), из обычного торфа полу­ чают торфяные смолы. Твердые остатки при сжигании топлив используют при изготовлении растворов и бетонов.

Метаморфические породы. Изверженные и осадочные породы под влиянием различных физико-химических и механических про­ цессов (контактного воздействия изверженных пород, тектониче­ ских процессов, влияния газов, температуры, высокого давления и др.) образуют видоизмененные породы, называемые метаморфиче­ скими. Некоторые из них под воздействием высоких давлений,

направленных перпендикулярно к наслоениям, приобретают слан­ цеватое слоистое строение. Метаморфические породы встречают­ ся в виде кристаллических, массивных разновидностей и сланцева­ тых. Часто они сохраняют остатки структуры первичных пород. К метаморфическим горным породам относят гнейсы, различные сланцы, мраморы, кварциты, асбест и др.

Г и е й с ы являются породой сланцеватого строения. По мине­ ралогическому составу они аналогичны граниту. Объемная масса гнейсов 2400—2800 кг/м3. Предел прочности при сжатии (1200-ь -ь 2000) ІО5 н/м2. Гнейсы применяют в виде бута, щебня для бетона, плит для тротуаров и др.

Разновидностью гнейсов являются м а г м а т и т ы , образовав­ шиеся путем проникновения магмы между отдельными слоями осадочных пород вдоль плоскостей сланцеватости.

С л а н ц ы представляют собой горные породы с характерным ориентированным расположением слагающих их минералов, что обусловливает их сланцевую структуру. Образуются они из извер­ женных и осадочных пород. Разновидностей сланцев много. Из них для строительства имеют в основном значение глинистые, тальковые, горючие сланцы.

Глинистые сланцы состоят из субмикроскопических обломков кварцевых зерен, слюды и глинистого вещества. Цвет их чаще всего серый; встречаются сланцы и более темных (до сине-черного) цветов. Глинистый сланец раскалывается на тонкие пластинки тол­ щиной 3—10 мм. Такие пластинки являются долговечным кровель­ ным и облицовочным материалом в малоэтажном строительстве. Пластинки из сланца можно применять для изготовления электро­ изоляционных щитков. Месторождения таких сланцев известны на Кавказе и на Украине в районе Кривого Рога.

Отходы глинистых сланцев являются хорошим сырьем для по­ лучения вспученных заполнителей.

Тальковые сланцы — мягкая порода (твердость 1—2), жирная па ощупь, бледно-зеленоватого цвета, состоящая в основном из талька и кварца, хлорита, слюды и др. Тальковые сланцы обладают огне­ упорностью и используются в качестве сырья в керамической промышленности и огнеупора для футеровки промышленных печей.

Встречаются в природе также сланцы, содержащие органиче­ ские соединения (менилитовые сланцы Прикарпатья, горючие сланцы Эстонии и др.).

Менилитовые сланцы представляют собой породу, состоящую из 45—55% аморфного кремнезема, 25—35% органических высоко­ молекулярных веществ и глинистого вещества. Встречаются мени­ литовые сланцы в Закарпатье в виде толстослоистых и мелкопла­ стинчатых образований. Они могут быть использованы после вы­ деления из них летучих веществ для получения легких заполнителей (путем вспучивания), называемых карпазитом.

Горючие сланцы Эстонии по составу приближаются к менилитовым. Из них при комплексной переработке получают для строи­ тельства цемент, клей,-ячеистый материал — кукермит.

М р а м о р — плотная зернистая порода, состоящая в основном из зерен кальцита и являющаяся продуктом перекристаллизации различных известняков (доломитов) под влиянием высокой темпе­ ратуры или большого давления. В состав мрамора иногда входят углекислый магний и примеси марганца, железа и углеродистых веществ, окрашивающих мрамор в различные цвета. Твердость мрамора 3—4, плотность (2,7 ~ 2,9) ІО3 кг/м3, предел прочности при сжатии (800-г-3000) ІО5 н/м2, водопоглощенпе незначительное.

Мрамор хорошо обрабатывается, шлифуется и полируется, но легко разрушается кислотами, малоустойчив по отношению к сер­ нистому газу, углекислым водам. Применяют его для внутренней облицовки стен, для изготовления лестничных ступеней, плиток полов, а также как заполнитель в мозаичных бетонах. Мрамор неэлектропроводен, применяется для изготовления электрощитов и др. Полупрозрачный мрамор называют о н и к с о м.

В Советском Союзе имеются богатейшие запасы красивых мра­ моров, которыми оформлены интерьеры лучших сооружений. Наиболее известны месторождения мраморов на Урале, в Грузии, Армении, Азербайджане. Крупные месторождения цветных мрамо­ ров находятся в Закарпатье (Деловое, Новоселнца, Хорнвское, Большая Уголька и др.), в Крыму (Мраморское, Кадыковское, Гаспринское и др.). Большой интерес представляют недавно от­ крытые на Украине месторождения белых мраморов в районе Ста­ вши Житомирской области. Мрамор украинских месторождений применяют для .отделки станций метрополитенов и других обще­ ственных зданий и сооружений.

К в а р ц и т — метаморфическая плотная порода, состоящая из перекристаллизованных зерен кварца, сцементированных кремнезе­ мом в сплошную массу. Текстура однородная. Применяют кварцит как сырье в промышленности огнеупоров для изготовления динаса. Кварцит может содержать в небольшом количестве примеси, кото­ рые окрашивают его в различные цвета и оттенки.

Кварцит является хорошим облицовочным материалом.

А с б е с т является волокнистой разновидностью водных сили­ катов магния. Отличительная особенность асбеста — возможность расщепления на тончайшие, гибкие, эластичные волокна. Асбест негорюч, щелочестоек, волокна его обладают адсорбционными свой­ ствами, способностью связываться с цементом, низкой теплопро­ водностью в распушенном состоянии и т. д.

Различают в основном два вида асбеста: хризотиловый, или змеевиковый, и амфибол-асбест. Хризотиловый асбест обладает высокой щелочестойкостью, но слабой кислотостойкостью; амфи­ бол-асбест более кислотостоек.

Асбест применяют в строительной промышленности для изготовле­ ния асбестоцементных изделий, асбестового картона, в производстве тепло- и гидроизоляционных материалов, а также для изготовления несгораемых тканей и др. Некоторые декоративные осадочные и ме­ таморфические породы приведены на цветной вклейке.

Советский Союз располагает самой крупной в мире сырьевой базой хризотил-асбеста: Баженовское (Свердловская область), Джетыгринское, Киембайское (Восточный склон Южного Урала), Актовракское, Ильчирское, Молодежное (Бурятская АССР) и др.

При получении асбеста остается много породы, которую мож­ но использовать в строительстве. Щебень и песок, получаемый при обогащении асбеста сухим способом, используются в качестве крупного и мелкого заполнителей в бетонах. Характерной особен­ ностью асбестового щебня является своеобразная форма, близкая к окатанным кубам, и шероховатая поверхность. Благодаря этому бетонная смесь на таком щебне более удобоукладываема, чем смесь на гранитном щебне, а цейент прочнее связывает щебень.

По пределу прочности при сжатии исходной породы щебень относится к марке 1000.

§ 11. Самоцветные и поделочные камни

Кроме ценных пород, используемых для облицовки (лабрадориты, мраморы, порфирита, брекчиевидные граниты, цветные квар­ циты), в различных районах СССР известны месторождения само­ цветных и поделочных камней, применяемых для отделки интерье­ ров зданий: топаза, берилла, аквамарина, горного хрусталя и его разновидностей (аметиста, цитрина), мориона, опала, окремненных разновидностей асбеста, граната, янтаря, яшмы, родонита, халцедона, обсидиана.

Ведущее место в мире по добыче редких по окраске кристал­ лов топаза занимает Украина. Горный хрусталь и его разновид­ ности — аметист и цитрин — встречаются на Украине в пределах украинского кристаллического щита, в Донбассе, Карпатах. Гор­ ный хрусталь и его различные пестроокрашенные окремненные разновидности добывают на Урале, в Крыму.

Опалы и полуопалы буровато-желтой, голубоватой и молочнобелой окраски встречаются на Урале, недавно они найдены в Вин­ ницкой и Житомирской областях. Полуопалы также встречаются в окрестностях Ужгорода, Мукачева.

Окремненные разновидности асбеста (соколиный, кошачий и тигровый глаз) оранжево-желтого, голубовато-синего, сероватого цветов встречаются на Урале, в Донбассе.

Гранаты широко распространены среди пород украинского кристаллического щита, 'на Побужье, Волыни, в Приазовье, За­ карпатье.

Янтарь (минерал органического происхождения) встречается в ряде пунктов Украины и в Прибалтике. Относительно крупные скопления его известны в окрестностях Киева на правом берегу Днепра.

Яшмы и яшмовидные породы, пестроцветные и окрашенные в зеленый и красный цвета, встречаются на Урале, на Карадаге в Крыму, на Волыни в районах Белокоровичей, в пределах Берегов­ ского холмогорья и в других пунктах Закарпатья.

Родонит известен в районе Чивчинских гор Карпат и представ­ ляет собой мелкозернистые породы, неравномерно окрашенные в бежевый, сероватый или коричневый цвета.

Халцедоны разных цветов известны на Урале, в Крыму, на Житомирщине. Кремень, как разновидность халцедона, встречает­ ся в больших количествах в различных пунктах Украины. По цве­ ту преобладают две разновидности халцедона: небесно-голубой и розово-красный (сердолик).

Опалолиты и черные обсидиаиы встречаются среди вулканоген­ ных пород Закарпатья.

Самоцветные и поделочные камни применяются не только в ка­ честве интерьерных материалов общественных зданий, но и в раз­ личных областях техники (в качестве абразивного материала, опор осей точных механизмов и др.).

§ 12. Требования к основным материалам и изделиям из каменных пород

Показателями оценки качества материалов и изделий из каменных горных пород являются марка камня, объемная масса, морозостой­ кость, водопоглощение, степень декоративности, степень обрабаты­ ваемости и др.

Природные каменные строительные материалы различают:

циклов замораживания и оттаивания в зависимости от назначения (без видимых следов повреждений и потери прочности после испы­ тания не более 25%).

Для дорожных целей каменные материалы делят на пять клас­ сов независимо от породы. Класс породы устанавливают в зави­ симости от твердости материала, его прочности, пористости, вывет­ ренности и других показателей.

Нерудная каменная промышленность поставляет строительству следующие основные строительные материалы и изделия: бутовый камень; блоки-полуфабрикаты, крупные стеновые блоки и камни; пиленые изделия из блоков-полуфабрикатов; дробленые материа­ лы (щебни); сортированные, природные материалы (гравий, пески); материалы и изделия для дорожного строительства; материалы и изделия для подземных сооружений, мостов и гидротехниче­ ского строительства; материалы и изделия специального назна­ чения.

Бутовый камень представляет собой отдельные глыбы непра­ вильной формы с размером куска не менее 150 и не более 500 мм.

Рмс. 9, a. Декоративные кристаллические породы Украинской ССР:

полученные при разработке твердых каменных пород (известняков, гранитов). Различают бутовый камень рваный, постелистый, плит­ няковый. Марка камня, идущего иа изготовление бута, должна

фундаментов, крепления берегов рек, для гидротехнических соору­ жений, а также как заполнитель в бутобетоне.

Стеновые изделия из пильных (легких) горных пород. В строи­ тельстве эти изделия широко применяются. Особенно эффективны изделия из легких пород, используемые одновременно как стеновой и облицовочный материал (например, из туфа, крымского и добриводского известняков и др.). Стеновые изделия изготовляют из известняка-ракушечника, опоковидных трепелов, известкового и вулканического туфов, из легких пильных известняков, гипса и других материалов, объемная масса которых не превышает 2200 кг/м3. Коэффициент размягчения таких пород должен быть не менее 0,6 и для облицовочных — не менее 0,7. Стеновые камни из легких пород изготовляют в основном размеров: 490X240X188;

390 X 190 X 188; 340 X 140 X 288 мм.

Большая эффективность в строительстве достигается при укруп­ нении элементов до блоков весом 0,5— 1,5 т, если при добыче их из карьера не получается много отходов. В последнее время из легких пород изготовляют виброкаменные панели. Отформованную панель для ускорения твердения пропаривают.

Облицовочные изделия и готовые строительные детали. Изделия и детали изготовляют из блоков природного камня, которые в за­

других сходных с ними изверженных пород, а также из кварцита; блоки из карбонатных пород, легко полирующихся, а также из гипса; блоки из туфов.

Блоки добывают из горных пород механизированным способом без взрывных работ. При разработке гранитных месторождений для отделения монолитов от горного массива иногда применяют взрывы.

Имеется два типа блоков-заготовок для облицовочных изделий. К первому типу отнесены блоки, распиливаемые рамными, канат­ ными и ленточными пилами, ко второму — дисковыми пилами. По объему блоки делятся на крупные, средние и мелкие.

Облицовочные плиты в зависимости от оборудования, приме­ няемого для распиливания блоков, подразделяются на плиты из блоков, распиливаемых рамными, канатными и ленточными пила­ ми, и из блоков, распиливаемых дисковыми пилами.

Облицовочные плиты могут изготовляться следующей фактуры: абразивной — полированной, лощеной, шлифованной и пиленой; сколотой — рифленой, термоструйной, точечной и бороздчатой. Облицовочные плиты могут изготовляться прямоугольной и квадратной формы. Размеры облицовочных плит в зависимости от горной породы и оборудования, применяемого для распиливания

блоков, должны соответствовать размерам, указанным в ГОСТе: длина 50—2500, ширина 50—1200 мм, толщина с абразивными фактурами 6—60 мм, с фактурами скалывания 20—140 мм.

На территории СССР и особенно в Украинской ССР есть круп­ ные месторождения горных пород, поверхность которых после поли­ ровки приобретает декоративный вид.

Дробленые и сортированные материалы. К этой группе относят строительные щебни, изготовляемые из тяжелых и легких пород (гранитов, известняков, туфов и др.) для различного назначения (цементных бетонов тяжелых и легких, асфальтовых бетонов).

Сортированные и обогащенные природные материалы. К мате­ риалам этой группы относят пески и гравий, применяемые в строи­ тельстве в качестве мелких заполнителей в растворах и бетонах (пески) и в качестве крупных заполнителей в цементных и асфаль­ товых бетонах (гравий).

Материалы для дорожного строительства. К этой группе мате­ риалов относят колотые и грубоколотые материалы — камень бор­ товой, брусчатку, булыжный камень.

Горные породы, из которых изготовляют дорожные материалы, должны отвечать требованиям прочности: для осадочных пород предел прочности при сжатии не ниже 400ІО5 н/м2, для извержен­ ных излившихся 600 • ІО5 н/м2, изверженных глубинных 1• ІО8 нім2, а коэффициент размягчения не ниже 0,75 для осадочных и 0,9 для изверженных пород. Бортовые камни изготовляют различных ти­ пов — прямые рядовые, криволинейные, угловые и другие длиной до 2000 мм. Брусчатка по форме приближается к параллелепипеду

няют для устройства оснований дорог, дорожных одежд для дорог местного значения, для укрепления откосов земляных сооружений

и др.

Названные материалы не являются индустриальными, так как их применение требует большой затраты ручного труда. Примене­ ние бортовых природных камней особенно рационально в районах, где имеются каменные карьеры.

Материалы для подземных сооружений, мостов и гидротехни­ ческого строительства. Для подземных сооружений и мостов при­ меняют камни и плиты изверженных и осадочных пород с преде­ лом прочности при сжатии (400-М 000) ІО5 н/м2, выдерживающие не менее 100—300 циклов замораживания и оттаивания. Для гидро­ технических сооружений применяют каменные материалы широкой номенклатуры — пиленые, колотые, рваные, валуны, щебень, бу­ лыжник. Породы, применяемые в гидротехнических сооружениях, могут быть в зависимости от назначения различного происхож­ дения. Однако коэффициент размягчения камня должен быть не менее 0,6 для' слабых пород и 0,75—0,9 — для камней средней прочности и высокопрочных; морозостойкость их должна быть не менее 25 и достигать 300—500 циклов замораживания и оттаи­ вания.

Материалы специального назначения. Многие каменные горные породы могут применяться для огнеупорной футеровки, защиты конструкций от влияния кислот и щелочей, в виде пиленых или тесаных плит, камней специальной формы, заполнителя и напол­ нителя в растворах с соответствующими свойствами. Для работы в условиях высоких температур пригодны хромит, базальт, диабаз, андезит, талькохлорит, туф и др. Температуростойкость их долж­ на соответствовать назначению. Стойкими против влияния кислот (кроме плавиковой и кремнефтористоводородной) являются гра­ нит, сиенит, диорит, кварцит, базальт, диабаз, кремнистый песча­ ник и др.

Для защиты конструкций в щелочной среде можно применять мрамор, доломит, плотный известняк, магнезит, известковый пес­ чаник и др. Условиями стойкости каменных пород в агрессивной среде являются объемная масса более 2300 кг/м3 для осадочных и более 2400 кг/м3 для изверженных пород, коэффициент размягче­ ния должен быть соответственно не менее 0,8 и 0,9, а также кисло­ тостойкость для изверженных пород 93—95%.

§ 13. Сведения о добыче и обработке каменных пород

Добыча и обогащение рыхлых горных пород — песка и гравия. Выбор способа добычи природных каменных материалов зависит

вают открытым способом с помощью различных машин, из кото­ рых наиболее распространены одно- и многоковшовые экскаваторы.

Гравий и песок со дна рек, озер, морей добывают способом рефулирования и транспортируют по трубам к местам отвалов, где происходит их естественное обезвоживание.

Природные пески и гравий не всегда удовлетворяют требова­ ниям гранулометрии и чистоты, что вызывает перерасход цемента в растворах и бетонах. Поэтому пески и гравий следует классифи­ цировать по крупности зерен, т. е. разделять их на две или более фракций. Крупные фракции гравия классифицируют с помощью механических приспособлений, мелкие фракции гравия и песок — гидравлическими классификаторами. Такое деление позволяет под­ бирать наиболее выгодные смеси песков из разных фракций с наименьшей пустотностью. Принцип действия гидравлических клас­ сификаторов основан на разделении материала по крупности

земснаряда.

Изготовление щебня. Породу для переработки на щебень заго­ товляют взрывным способом. Дробят, сортируют и обогащают щебень на комплексных механизированных установках. В зависи­ мости от потребности щебень заготовляют любой крупности.