Глава 2 природные каменные материалы

2.1. Краткая характеристика и классификация природных горных пород

Для получения строительных материалов из камня используют разнообразные горные породы.

Горными породами называют естественные минеральные агрегатные образования в земной коре. Горные породы могут состоять из одного или нескольких минералов.

Минералы это вещества, состоящие из химических соединений или химических элементов, однородных по химическому составу и физическим свойствам и имеющих одинаковое строение. Минералы, из которых сложены те или иные породы называются породообразующими.

По условиям образования горные породы делят на три группы: изверженные (первичные), осадочные (вторичные) и метаморфические (видоизмененные).

Изверженные (первичные) горные породы образовались в результате охлаждения и отвердевания магмы различного химического состава. В зависимости от условий образования, скорости и условий охлаждения различают интрузивные, раскристаллизованные на разных глубинах, излившиеся плотные и излившиеся пористые горные породы.

Глубинные (интрузивные) горные породы. Образовывались на большой глубине при медленном равномерном остывании магмы и высоком давлении. Эти условия являются благоприятными для процессов кристаллизации. Такие породы имеют зернисто-кристаллическое строение.

Глубинные породы отличаются высокой прочностью и плотностью, малым водопоглощением и высокой морозостойкостью. В зависимости от

химического состава магмы различают следующие глубинные породы: гранит, диорит, сиенит, габбро, базальт и др.

Наиболее распространенной горной породой является габбро, базальты и граниты, которые залегают в виде крупных массивов и отличаются постоянством физико-механических свойств и однородностью.

ГРАНИТЫ и его характеристика.

Граниты (от латинского гранум - зерно) - наиболее распространенные глубинные породы с ярко выраженной зернисто-кристаллической структурой. Впервые термин "гранит" был применен в литературе итальянским минералогом Андреа Цезальпино в 1596 г.[1]

Рис.2.1 Образец гранита

Они состоят из полевых шпатов (обычно 40...60%), кварца (20...40%), слюды, железисто-магнезиальных силикатов - роговой обманки, амфиболов, реже пироксенов (до 10%). По величине зерен различают три структуры гранитов:

- мелкозернистые (до 2 мм),

- среднезернистые (от 2 до 5 мм),

- крупнозернистые (свыше 5 мм).

Гранит обычно хорошо полируется, сохраняя зеркальную поверхность в наружной облицовке в течение длительного времени, легко поддается теске, приобретая различные фактуры скалывания. Рельефные фактуры гранита особенно удачно подчеркивают монументальность сооружений; при этом достигается интересный декоративный эффект игры светотени на поверхности камня, сочетающийся иногда с блестками пластинок слюды. Некоторые разновидности гранитов получают высокодекоративную фактуру после термической обработки (это относится, прежде всего, к светло-серым породам, приобретающим нежный почти сахарно-белый оттенок).

Благодаря высоким механическим показателям (предел прочности на осевое сжатие R_сж = 200…350 МПа) и эксплуатационным свойствам, граниты широко используются в строительстве в виде облицовочных плит, архитектурно-строительных изделий, деталей облицовки гидротехнических сооружений, устоев мостов, бортовых камней, т.п.

Мелкозернистые однородные разновидности гранита светло-серого и розового цветов применяют как скульптурный материал с учетом того, что их мелкозернистая структура допускает ударную обработку без образования ненаправленных сколов.

Граниты с крупнозернистой структурой успешно используют для возведения крупных монументальных сооружений и выполнения облицовок постаментов к памятникам. "Ни один камень не согласуется так с бронзой, как гранит", - говорил известный русский скульптор Б.И. Орловский.

Рис.2.2 Текстура и цвет гранитов

ДИОРИТЫ и его характеристики.

Диориты – горная магматическая глубинная порода, состоящая из плагиоклаза с примесями небольшого количества цветных минералов, в качестве которых в большинстве случаев выступает роговая обманка. Основные месторождения диорита расположены в Кордильерах (северо-запад США), Казахстане и Великобритании. На территории Российской Федерации он добывается в Уральских горах и на Украине, в Карпатах.[1]

Окраска камня имеет зеленоватый оттенок: коричнево-зелёный, буро-зелёный, тёмно-изумрудный. Встречаются также дымчатые, серые, пепельные экземпляры. По тону окраска данной породы немного светлее, чем у габбро. Диорит имеет крайне высокую вязкость, соответственно, для него характерна незначительная хрупкость. Он отличается высокой сопротивляемостью ударной нагрузке. Прочность данной породы на осевое сжатие составляет 155-280 МПа, коэффициент Пуассона равен 0,3, а модуль Юнга –7,4 Па. Плотность камня варьируется в пределах 2725-2920 кг/м³.

Рис.2.3 Образец диорита

Разновидностями диорита также считаются керсантон, тоналит, гемитрен, керсантит, палеофир, банатит и другие породы. Первое название обозначает понятие диоритов слюдяноного типа. Понятием тоналит первоначально обозначались кварцевые разновидности данного камня, на данный момент под тоналитом подразумеваются породы аналогичного состава, примеси кварца, в которых составляют более 20%. Палеофир или, как его называют на данный момент, диоритовый порфирит – полнокристаллический камень, эффузивный или жильный, отличающийся наличием роговой обманки в своём составе. Керсантит – это только жильный камень, он отличается наличием в своей структуре биотита в сочетании с кварцем и кислым плагиоклазом.[1]

СИЕНИТ и его характеристика.

Сиенит (от Syene — Сиена, греч. названием древнеегип. г. Сун, ныне Асуан * а. syenite, sienite; н. Suenit; ф. syenite; и. sienita) — интрузивная полнокристаллическая порода, бескварцевая, с высоким содержанием щелочных полевых шпатов (60-90%) и темноцветных минералов (10-20%). По содержанию кремнезёма сиенит относится к средним горным породам, отличаясь от диорита большим содержанием щелочей.[1]

По щелочности сиениты подразделяются на 3 группы: нормальной, повышенной (субщелочные) щёлочности и щелочные. Первые сложены калиевым полевым шпатом, роговой обманкой, биотитом, пироксенами (авгитом, диопсидом), присутствуют плагиоклазы (олигоклаз или андезин). Содержание акцессорных минералов (апатит, сфен, циркон, магнетит, ильменит) нередко достигает 5%.

Рис.2.4 Образец сиенита

Субщелочные и щелочные сиениты содержат только щелочные полевые шпаты, среди темноцветных минералов появляются щелочные амфиболы (баркевикит, рибекит, арфведсонит, гастингсит) и пироксены (эгирин, эгирин-авгит). Нефелиновые сиениты выделяются в отдельную группу фельдшпатоидных пород. К сиениту относится также группа жильных меланократовых горных пород — лампрофиров.

Плотность 2600-2750 кг/м³, предел прочности на сжатие 150-300 МПа.

Сиениты используются в строительстве как бутовый и облицовочный камень (месторождения в России, в Иркутской области, Красноярском крае).

ГАББРО и его характеристика.

Габбро (итал. gabbro) — магматическая интрузивная горная порода основного состава. Главными минералами габбро является основной (богатый анортитовым компонентом) плагиоклаз и моноклинный пироксен, иногда также содержатся оливин, ромбический пироксен, роговая обманка и кварц, в качестве акцессорных присутствуют апатит, ильменит, магнетит, сфен, иногда хромит.[1]

Цвет. Чёрная, тёмно-зелёная, иногда пятнистая порода.

Структура. Полнокристаллическая, равномерно кристаллическая, крупно- и среднезернистая. Текстура. Массивная, иногда пятнистая, полосчатая. Средняя плотность - 2,9 - 3,1. Форма залегания. Крупные лакколиты, лополиты, силлы и штоки.

Рис.2.5 Образец габбро

Часто встречается в расслоенных дифференцированных интрузивных комплексах, содержащих породы основного и ультраосновного состава. В офиолитовых комплексах образует тектонические пластины. Пластовая, параллелепипедальная. Генезис. Интрузивная горная порода.

Месторождения. Распространены в различных районах Великобритании, в Северной Америке (в горах Адирондак) и вдоль побережья полуострова Лабрадор (Канада), в ЮАР, Франции, Шотландии (Великобритания) и др.; крупные массивы габбро известны в России, в частности на Урале и Кольском полуострове, на Украине, в Закавказье и др.

Практическое значение. Габбро иногда содержат скопления рудных минералов и в этих случаях могут использоваться как руды меди, никеля, титана и железа. Часто применяются в качестве строительного и облицовочного камня высокой прочности, для наружной и внутренней облицовки, преимущественно в виде полированных плит и для приготовления щебня и дорожного камня. Также габбро очень часто используют в качестве надгробных сооружений (памятники, облицовка места захоронения). Чаще всего для этих целей используют габбро Украинских месторождений.

Разновидности. Анортозиты — лишены темноцветных минералов, нориты — состоят из плагиоклаза и ромбических пироксенов, троктолиты — состоят из плагиоклаза и оливина.

АНОРТОЗИТ (от франц. anorthose — плагиоклаз * а. anorthosite, plagioclasite, plagioclase rock; н. Anorthosit; ф. anorthosite; и. anortosita) — горная порода группы габбро, состоящая главным образом из богатого кальцием известково-щелочного полевого шпата, обычно лабрадора (лабрадорит), реже андезита или битовнита с небольшим содержанием (не более 5-10%) цветных минералов (оливина, пироксена, титаномагнетита, апатита и др.). Цвет от белого до тёмно-серого, иногда встречаются почти чёрные разности (за счёт примеси ильменита и других тонкодисперсных рудных минералов), средний химический состав анортозита (% по массе): SiO₂ — 50,41; TiO₂ — 0,18; Al₂О₃ — 27,75; Fe₂О₃ — 0,89; FeO — 1,61; MnO — 0,06; MgO — 1,54; CaO — 12,23; Na₂О — 3,17; К₂О — 0,86; Н₂О — 1,13; Р2О5 — 0,17. Плотность анортозита 2710 - 3050 кг/м³, пористость 0,2-0,5%, водопоглощение 0,1-0,3%, сопротивление осевому сжатию 100-250 МПа.

Различают анортозиты стратиформные, встречающиеся в виде отдельных прослоев в разновозрастных дифференцированных массивах, и анортозиты автономные докембрийские, слагающие крупные тела (площадь несколько тысяч км²) в цоколе древних платформ. По возрасту выделяют анортозиты ранних этапов развития Земли (2-4 млрд. лет) и анортозиты этапа стабилизации древних платформ (1,7-2 млрд. лет). Последние образуют гигантский анортозитовый пояс, обрамляющий с запада Восточно-Европейскую платформу. Автономные анортозиты ассоциируют с габбро, гранулитами, чарнокитами и гранитами-рапакиви.

Анортозиты — одна из самых древних известных в земной коре пород. Кроме того, аналоги земных анортозитов встречены на Луне в составе доставленного на Землю лунного грунта. Предполагается, что анортозит является одним из первых продуктов, кристаллизовавшихся в коре Земли; это послужило началом всей дальнейшей эволюции горных пород земной коры. Массивы анортозитов встречаются во всех областях выходов на дневную поверхность древнейших горных пород. Выходы анортозитов известны на Кольском полуострове, Украине, в Латвии и Восточной Сибири, огромный массив — на хребте Джугджур в Приморье.

Если в габбро вместе с пироксеном присутствует оливин, порода носит название оливиновые габбро. Богатые плагиоклазом (85-90 %) габбро выделяются под названием анортозитов. Из них известны лабрадориты, плагиоклазы которых обладают часто красивой голубоватой или зеленоватой игрой цветов. Габбро, содержащее в заметных количествах оливин (>5 %) называется оливиновым габбро. Если же пироксены практически отсутствуют, и порода состоит преимущественно из плагиоклаза и оливина, то такие габброиды обычно называют троктолитами.

Излившиеся (эффузивные) плотные породы. Возникли при остывании магмы в поверхностном слое Земной коры, т.е. в результате более быстрого и менее равномерного охлаждения магмы, имеют смешанное (порфировое) строение. В большинстве случаев они состоят из кристаллов, вкрапленных в основную мелкозернистую или даже стекловидную массу. По свойствам плотные излившиеся породы близки к глубинным породам. К ним относятся: порфир, андезит, базальт и др. Наиболее распространенной породой является базальт (эффузивный аналог габбро).

БАЗАЛЬТ и его характеристика.

Базальт (лат. basaltes, basanites, от греч. basanos - пробный камень; по другой версии, от эфиоп. basal - железосодержащий камень * англ. basalt, basaltic rocks; нем. Basalt; франц. basalte; испанс. basalto) - излившаяся кайнотипная основная порода, эффузивный аналог габбро. Окраска базальта тёмная до чёрной. Состоит главным образом из основного плагиоклаза, моноклинного пироксена, оливина, вулканического стекла и акцессорных минералов - магнетита, ильменита, апатита и др. Структуры базальта - интерсертальная, афировая, реже гиалопилитовая, текстуры - массивная либо пористая, миндалекаменная. B зависимости от крупности зерна различают: наиболее крупнозернистый - Долерит, мелкозернистый - анамезит, тонкозернистый - собственно базальт. Палеотипные аналоги базальта - Диабазы.

Средний химический состав базальта по P. Дэли (%): SiO₂ - 49,06; TiO₂ - 1,36; Аl₂O₃ - 15,70; Fe₂ O₃ - 5,38; FeO - 6,37; MgO - 6,17; CaO - 8,95; Na₂O - 3,11; K₂O - 1,52; MnO - 0,31; P₂O₅ - 0,45; H₂O - 1,62. Cодержание SiO₂ в базальте колеблется от 44 до 53,5%. По химическому и минеральному составу выделяют оливиновые ненасыщенные кремнезёмом (SiO₂ около 45%) базальты и безоливиновые или c незначительным содержанием оливина слабо пресыщенные кремнезёмом (SiO₂ около 50%) толеитовые базальты. Физико-механические свойства базальта весьма различны, что объясняется разной пористостью. Базальтовые магмы, обладая низкой вязкостью, легко подвижны и характеризуются разнообразием форм залегания (покровы, потоки, дайки, пластовые залежи). Для базальта характерна столбчатая, реже шаровидная отдельность. Оливиновые базальты известны на дне океанов, океанических островах (Гавайи) и широко развиты в складчатых поясах. Толеитовые базальты занимают обширные площади на платформах (трапповые формации Сибири, Южной Америки, Индии). C породами трапповой формации связаны месторождения руд железа, никеля, платины, исландского шпата (Сибирь). B миндалекаменных базальтовых порфиритах района Верхнего озера в США известно месторождение самородной меди.[1]

Плотность базальта 2520-2970 кг/м³. Коэффициент пористости 0,6-19%, водопоглощение 0,15-10,2%, сопротивление сжатию 60-400 МПа, истираемость 1-20 кг/м², температура плавления 1100-1250°C, иногда до 1450°C, удельная теплоёмкость 0,84 Дж/кг•К при 0°C, модуль Юнга (6,2-11,3)•104 МПa, модуль сдвига (2,75-3,46)•104 МПa, коэффициент Пуассона 0,20-0,25. Высокая прочность базальта и относительно низкая температура плавления обусловили применение его в качестве строительного камня и сырья для Каменного литья и минеральной ваты. Базальт широко используется для получения щебня, дорожного (бортового и брусчатки) и облицовочного камней, кислотоупорного и щелочестойкого материала.[1]

Рис.2.6 Образец базальта

Для производства минеральной ваты базальт используется обычно в шихтовке. Установлено, что температура плавления сырья не должна превышать 1500°C, a химический состав расплава регламентируется следующими пределами (%): SiO₂ - 34-45, Al₂O₃ - 12-18, FeO до 10, CaO - 22-30, MgO - 8-14, MnO - 1-3. Камнелитейные материалы из базальта обладают большой химической стойкостью, твёрдостью и сопротивлением к истиранию, высокой диэлектричностью и используются в виде плит для полов и облицовки, футеровки трубопроводов, циклонов, a также в качестве различных изоляторов.

B СНГ на щебень разведано 50 месторождений c промышленными запасами 40 млн. м³. Два месторождения базальта c промышленными запасами 6,5 млн. м³ разведаны на облицовочный камень (Армении, Грузии). Годовая добыча базальта свыше 3 млн. м³. B СНГ месторождения базальта сосредоточены в основном в Армении, в России, в частности в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке. Базальтовые покровы в восточных районах США образуют крупные месторождения в штатах Нью-Йорк, Нью-Джерси, Пенсильвания, Коннектикут (самые крупные карьеры и камнедробильные заводы).

АНДЕЗИТ и его характеристика.

Андезит (от названия горной цепи Анды в Южной Америке * а. andesite; н. Andesit, ф. andesite; и. andesita) — кайнотипная горная порода, эффузивный аналог диорита. Цвет андезита от серого до чёрного, иногда с зелёным оттенком, структура порфировая.

Рис.2.7 Образец андезита

Андезиты образуются в процессе вулканических извержений при застывании лавы, вышедшей на дневную поверхность или оставшейся в недрах земли недалеко от поверхности. Основная масса андезита состоит из микролитов плагиоклаза и подчинённого количества пироксена, погружённых в вулканическое стекло. Вкрапленники представлены плагиоклазом, моноклинным или ромбическим пироксеном, роговой обманкой, биотитом. Изредка присутствует оливин средний химический состав андезита (% по массе) по Дэли: SiO₂ — 59,59; TiO₂ — 0,77; Al₂О₃ — 17,31; Fe₂О₂ — 3,33; FeO -3,13; MnO — 0,18; MgO — 2,75; CaO -5,80; Na₂О — 3,53; К₂О — 2,04; Н₂О — 1,26; Р₂О₅ — 0,26.[1]

Андезитовые лавы обычно содержат большое количество летучих компонентов (воды, углекислоты, сероводорода и т.д.), что приводит к катастрофическим извержениям со взрывами (о. Мартиника, вулкан Кракатау). Андезит вместе с базальтами распространен в России, в пределах современных островных дуг (Камчатка, Курильские острова), а также альпийских орогенических поясов на Украине (Карпаты, отчасти Крым). Обычно андезиты образуют покровы и потоки лавы, а также экструзивные формы — купола и обелиски. Плотность 2280 - 2680 кг/ м³, пористость 0,8-9,6%, реже до 14%, сопротивление сжатию 80-240 МПа, коэффициент размягчения 0,8-1,0.[1]

Применяют в качестве щебня для бетона, в дорожном строительстве (щебень, брусчатка, мостовая шашка), реже как кислотоупорный материал и облицовочный камень. В России разведано на щебень 21 месторождение андезита с промышленными запасами около 250 млн. м³ (1976); месторождение андезитового порфирита (Акбастауское, Казахстан) разведано на облицовочный камень. На Украине месторождения андезита сосредоточены в основном в Закарпатской области. Одно из крупных месторождений — Рокосовское (Закарпатская область): запасы 42,4 млн. м³, ежегодная добыча свыше 0,8 млн. м³ щебня.

За рубежом крупные месторождения андезитов известны на западном побережье США, во Франции и Бельгии.

Осадочные вторичные горные породы, образовались в результате разрушения изверженных (первичных) горных пород и последующего отложения и накопления продуктов разрушения в виде пластов на месте образования или при переносе воды.

К осадочным горным породам относятся песок, гравий, щебень, глина, гипс, доломит, магнезит, диатомит, трепел, мел, известняки. Осадочные горные породы более разнообразны по составу, структуре и физико-механическим свойствам.

Из осадочных пород для производства нерудных строительных материалов наиболее широко используются известняки, доломиты, песчаники, а так же рыхлые осадочные породы: щебень, гравий и песок.

ИЗВЕСТНЯК и его характеристика.

Известняк (а. limestone; н. Kalkstein; ф. calcaire; и. caliza) — осадочная карбонатная горная порода, состоящая в основном из кальцита или кальцитовых скелетных остатков организмов, редко — из арагонита. Химический состав чистых известняков близок к кальциту, где CaO 56% и CO₂ 44%. Известняк в ряде случаев включает примеси глинистых минералов, доломита, кварца, реже гипса, пирита и органических остатков, которые определяют название известняков. Доломитизированный известняк содержит от 4 до 17% MgO, мергелистый известняк — от 6 до 21% SiO₂+R₂О₃. Известняк песчанистый и окремнелый имеет примеси кварца, опала и халцедона. Принято отражать в названии известняков также преобладающее присутствие органогенных остатков (мшанковый, водорослевый), либо его структуру (кристаллический, сгустковый, детритусовый), или форму породообразующих частиц (оолитовый, брекчиевидный).

По структуре выделяют известняки кристаллический, органогенно-обломочный, обломочно-кристаллический (смешанной структуры) и натёчный (травертин). Среди кристаллических известняков по величине зёрен различают крупно-, мелко- и скрытокристаллический (афанитовый), по блеску на изломе — перекристаллизованный (мраморовидный) и кавернозный (травертиновый). Кристаллический известняк — массивный и плотный, слабопористый; травертиновый — кавернозный и сильнопористый.

Рис.2.8 Плотный известняк в виде щебня

Среди органогенно-обломочного известняка в зависимости от состава и величины частиц различают: рифовый известняк; ракушечный известняк (ракушечник), состоящий преимущественно из целых или дроблёных раковин, скреплённых карбонатным, глинистым или другим природным цементом. Детритусовый известняк, сложенный обломками раковин и другими органогенными обломками, сцементированными кальцитовым цементом и водорослевый известняк.[1]

К органогенно-обломочным известнякам относится и белый (т.н. пишущий) мел. Органогенно-обломочные известняки характеризуются крупной пористостью, малой средней плотностью и легко обрабатываются (распиливаются и шлифуются).

Обломочно-кристаллический известняк состоит из карбонатного детрита разной формы и величины (комочки, сгустки и желваки тонкозернистого кальцита), с включением отдельных зёрен и обломков различных пород и минералов, линз кремней. Иногда известняк сложен оолитовыми зёрнами, ядра которых представлены обломками кварца и кремня. Характеризуются мелкими, разными по форме порами, переменной объёмной массой, малой прочностью и большим водопоглощением. Натёчный известняк (травертин, известковый туф) состоит из натёчного кальцита. Характеризуется ячеистостью, малой средней плотностью, легко обрабатывается и распиливается.

Известняк — одна из самых широко распространённых осадочных горных пород; она слагает различные формы рельефа Земли. Залежи известняков встречаются среди отложений всех геологических систем — от докембрийских до четвертичной; наиболее интенсивное образование известняков происходило в силуре, карбоне, юре и верхнему мелу; составляют 19-22% от всей массы осадочных пород. Мощность толщ известняков чрезвычайно изменчива: от первых сантиметров (в отдельных прослоях отложений) до 5000 м.

Физико-механические свойства известняков чрезвычайно неоднородны, но имеют прямую зависимость от их структуры и текстуры. Плотность известняков 2700-2900 кг/м³, колеблется в зависимости от содержания примесей доломита, кварца и других минералов. Объёмная масса известняков изменяется от 800 кг/м³ (у ракушечников и травертина) до 2800 кг/м³ (у кристаллических известняков). Предел прочности при сжатии известняков колеблется от 0,4 МПа (для ракушечника) до 300 МПа (для кристаллического и афанитового известняка).[1]

Известняк — важнейший строительный материал, из него изготовляются облицовочные плиты, стеновые блоки, скульптурные и архитектурно-строительные изделия, щебень для производства бетона и асфальтобетона, железнодорожного балласта, оснований и покрытий автодорог, фильтров гидросооружений, как бутовый камень для фундаментов, мощения откосов, бортов и пр.

ПЕСЧАНИК и его характеристика.

Песчаник (а. sandstone; н. Sandstein; ф. gres; и. arenisca) — осадочная горная порода, состоящая из зёрен песка, сцементированных глинистым, карбонатным, кремнистым или другим материалом (рис.). По времени появления цементирующие вещества могут быть сингенетичными, т.е. отложившимися одновременно с зёрнами песка, и эпигенетичными, проникшими в рыхлую породу и заполнившими пустоты, между зёрнами спустя определённое время после её отложения. По преобладающему размеру зёрен песчаники подразделяются на тонко-, мелко-, средне-, крупно- и грубозернистые. Песчаники, сложенные преимущественно зёрнами одного минерала, называются мономинеральными, двумя — олигомиктовыми, многими — полимиктовыми. В определение песчаника обычно включают состав цемента.[1]

Песчаник может быть разного цвета, но преобладает серый, желтовато-серый или белый, реже красноватый. Плотность песчаника 2250-2670 кг/м³; пористость 0,69-6,70%; водопоглощение 0,63-6,0%; предел прочности на сжатие 30-266 МПа. Лучшие физико-механические свойства имеет песчаник с кремнистым и карбонатным цементирующим веществом, худшие — с глинистым. . При метаморфизме песчаник переходит в кварцит. Кварцевые песчаники и кварциты имеют огнеупорность 1700-1770°С.

Рис.2.9 Образцы песчаника

ДОЛОМИТ и его характеристика.

Доломит (по имени франц. геолога Д. Доломьё, D. Dolomieu, 1750-1801 * а. dolomite; н. Dolomit, Dolomitmasse; ф. dolomite, dolomie; и. dolomita) — минерал класса карбонатов, двойная углекислая соль кальция и магния, CaMg(СО₃)₂. Содержит 30,4% СаО; 21,8% MgO и 47,8% СО₂. Соотношение по массе СаО/ MgO = 1,39. Может содержать примеси Fe+2 и Mn+2 , Со, Pb, Zn. Структура островная, сингония тригональная. Кристаллы ромбоэдрические, призматические, таблитчатые. Агрегаты зернистые, почковидные, фарфоровидные с раковистым изломом, иногда волокнистые или в виде пизолитов. Крупнокристаллические агрегаты встречаются в гидротермальных образованиях и перекристаллизованных карбонатных толщах. Цвет серовато-белый, иногда с желтоватым, буроватым и зеленоватым оттенком. Блеск стеклянный. Спайность, совершенная по ромбоэдру. Твердость 3,5-4,0. Плотность 2850 к г/м³.[1]

При использовании доломитов в строительстве предъявляются требования к его физико-механическим свойствам. Средняя плотность доломита от 2000-2800 кг/м³, пористость от десятков долей процента до 60% (по объёму), предел прочности при раздавливании в сухом состоянии — от единиц до 300 МПа (чаще 20-80 МПа).

ГРАВИЙ (от франц. gravier * а. gravel, grit; н. Kies; ф. gravier; и. gravera) — рыхлая осадочная горная порода, состоящая из более или менее окатанных обломков горных пород и (реже) различных минералов размером в поперечнике 1-10 мм; в горном деле выделяют гравий размером 5-70 мм.

В зависимости от преобладающих размеров обломков в геологических классификациях выделяют гравий мелкий (1-2,5 мм), средний (2,5-5 мм) и крупный (5-10 мм). В горном деле и строительстве по крупности зёрен различают следующие фракции гравия (мм): 5-10, 10-20, 20-40, 40-70.

Рис.2.10 Образец доломита

По происхождению гравий подразделяют на речной, озёрный, морской и водно-ледниковый. Залегает гравий в базальных горизонтах аллювия речных террас и пойм, в водно-ледниковых отложениях — камах, озах и в береговых валах морских побережий. Сцементированный гравий называется гравелитом.

Рис.2.11 Образцы гравия

ЩЕБЕНЬ (а. rock debris, rock waste, crushed stone; н. Schotter, Steinschnitt; ф. gravillon, granulats, pierre соncassee; и. cascajo, ripio) –

1) рыхлая крупнообломочная (псефитовая) порода, состоящая из почти неокатанных остроугольных обломков твёрдых пород размером от 10 до 100 мм. Выделяют по преобладающей величине обломков щебень крупный (70-150 мм), средний (20-70 мм) и мелкий (10-20 мм).

2) Материал в виде кусков обычно остроугольной формы размером от 3 или 5 до 150 мм, получаемых путём дробления и последующего рассева или рассева без дробления горных пород, металлургических шлаков и некоторых термически обработанных материалов.[1]

Щебень подразделяется на фракции (мм): 3-10 или 5-10, 10-20, 20-40, 40-70; по требованию потребителей может выпускаться с зёрнами более 70 мм. Щебень в виде одной или смеси двух смежных фракций — фракционированный, при выпуске без предварительного рассева на фракции или в виде смеси более двух смежных фракций — рядовой. При содержании в щебне до 15% зёрен пластинчатой формы щебень — кубовидный, от 15 до 25% — улучшенный, от 25 до 35% — обычный.

Рис.2.12. Образцы щебня

По морозостойкости щебень подразделяется на 7 марок (от Мрз-15 до Мрз-300). Регламентируется содержание пылевидных и глинистых частиц от 1 % для щебня из изверженных и метаморфических пород и до 2-3% из осадочных пород. При этом содержание глины в комках не должно превышать 0,25%. Содержание зёрен слабых пород с пределом прочности при сжатии до 20 МПа должно быть не более 5% в щебне марок 1000-1400, 10% в щебне марок 400-800 и до 15% в щебне марок 200 и 300. Щебень характеризуется маркой по прочности, определяемой в зависимости от его назначения.[1]

ПЕСКИ (а. sands; н. Sand; ф. sables; и. arenas) — мелкообломочные рыхлые осадочные горные породы (или современные осадки). Состоят из скатанных и угловатых зёрен (песчинок) различных минералов и обломков горных пород. По условиям образования пески могут быть речными, озёрными, морскими, флювиогляциальными, элювиальными, делювиальными, пролювиальными и эоловыми. Общепринятая классификация по размеру зёрен и обломков отсутствует. Обычно к песчаным относят зёрна размером от 0,05 до 2 мм. По преобладающему размеру зёрен пески разделяются на тонкозернистые (0,05-0,1 мм), мелкозернистые (0,1-0,25 мм), среднезернистые (0,25-0,5 мм), крупнозернистые (0,5-1,00 мм), грубозернистые (1-2 мм).[1]

В песках, особенно речных и озерных, почти всегда имеется примесь пылеватых (алевритовых), глинистых и органические частиц. По вещественному составу различают пески мономинеральные, состоящие из зёрен преимущественно одного минерала, олигомиктовые, сложенные зёрнами 2-3 минералов с преобладанием одного, и полимиктовые, состоящие из зёрен минералов и горных пород различного состава. Чаще всего встречаются пески кварцевые, аркозовые (кварц-полевошпатовые), глауконит-кварцевые, слюдистые и др. В качестве примесей обычны слюда, карбонаты, гипс, магнетит, ильменит, циркон и др. Зёрна песков по форме делят на округлые, округло-угловатые и угловатые; по степени окатанности — на скатанные, полуокатанные и остроугольные; по характеру поверхности — на зёрна с ровной, неровной и шероховатой поверхностями.

Рис.2.13. Песок речной

Требования к качеству песков определяются государственными и отраслевыми стандартами или техническими условиями. С точки зрения количества и качества используемых кварцевых песков они могут быть разделены на 2 составные группы: массового использования и узкого назначения.

К первой относятся пески, применяемые при строительстве автомобильных и железных дорог, для изготовления бетонов и строительных растворов, в производстве силикатных строительных материалов, для отощения глин при изготовлении изделий грубой керамики, кровельных рулонных материалов, в цементном производстве, для закладки подземных горных выработок.

Рис.2.14. Песок морской

Качественные требования к этим пескам ограничиваются обычно размерностью зёрен, и только некоторые потребители предъявляют дополнительные не жёсткие по минеральному и химическому составу требования. Пески второй группы используются в литейном производстве (формовочные пески), в производстве огнеупоров (динаса), фарфоро-фаянса, стекла, для песочниц локомотивов, как абразивный материал, для испытания цементов, фильтрации воды и пр.[1]