Метаморфические породы

Из метаморфических пород в строительстве применяют мраморы, кварциты, глинистые сланцы и гнейсы.

Первые три породы образовались в природе в результате метаморфизма (перекристаллизации без плавления и растворения под действием высоких температур и давлений) осадочных пород - соответственно известняков, кремнистых песчаников и сланцевых глин; гнейсы образовались из изверженных пород - гранитов и сиенитов. Некоторые метаморфические породы, образовавшиеся в результате перекристаллизации при одностороннем давлении, имеют сланцеватое строение (сланцы и гнейсы), что предопределяет их способность легко раскалываться по плоскостям сланцеватости. Сланцеватость гнейсов и сланцев понижает строительные свойства полученных из них каменных материалов, в частности морозостойкость.

Мраморы и кварциты характеризуются высокими плотностью, прочностью и низким водопоглощением (см. табл. 3.4). Структура мрамора и кварцита - зернисто-кристаллическая сливная, т. е. цементирующее вещество в процессе перекристаллизации слилось с основными зернами и неразличимо под микроскопом. Мраморы и кварциты хорошо полируются. Кварциты характеризуются исключительно высокой стойкостью против выветривания, но вследствие большой твердости плохо поддаются механической обработке.

 

 

Таблица 3.4

Состав, строение и свойства метаморфических горных пород

Порода	Минералогический состав	Структура	Физико-механические свойсва ческие евof стаи
			плотность вещества, г/см3	плотность материала, кг/м3	водопоглощение, %	прочность при сжатии, МПа
Мрамор     Кварцит	Кальцит и доломит   Кварц	Плотная, зернистокристаллическая сливная То же	2,8-2,9     2,65-2,7	2600-2850     2500-2600	0,1-0,7     0,01-0,2	60-300     250-400

 

Виды и марки природных каменных материалов

Определение: природными каменными называют материалы, получаемые из различных горных пород путем их механической обработки дроблением, раскалыванием, пилением, тесом и т. п.

Природные каменные материалы классифицируют по виду обработки, по способу изготовления, характеру поверхности, прочности (прочностью на сжатие в воздушно-сухом состоянии марок 4, 7, 10, 15, 25, 35, 50, 75,100, 125, 150, 200,…, 1000) и морозостойкости (10, 15, 25, 35, 50, 100, 150, 200, 300, 500).

Вид обработки

По виду обработки природные каменные материалы и изделия из них подразделяются:

● грубообработанные (бутовый камень, щебень, гравий и песок);

● штучный камень, плиты и плитки;

● фасонные (профилированные) изделия.

Бутовым камнем, или рваным бутом, называют камни неправильной формы, полученные из различных горных пород взрывным способом. Размеры бутового камня в поперечнике не менее 150 и не более 500 мм. Бутовый камень, получаемый выломкой из слоистых пород, называют постелистым бутом.

Щебень обычно получают дроблением бутового камня; он состоит из угловатых кусков с размерами в поперечнике от 5 до 150 мм.

Гравий получают просеиванием рыхлых осадочных пород; он состоит из окатанных водой зерен с теми же, что и у щебня, размерами.

Песок состоит из зерен различных горных пород с размерами в поперечнике от 0,14 до 5 мм. Различают пески естественные и пески, получаемые дроблением.

Штучным камнем называют камни правильной геометрической формы, крупные камни называют блоками. Масса крупных блоков составляет 100-5000 кг.

Способ изготовления

По способу изготовления каменные материалы и изделия подразделяются на пиленые (крупные стеновые блоки, камни и плиты) и колотые (камни тесаные, бортовой камень, брусчатка и т. п.).

Характер обработки

По характеру обработки поверхности камня различают фактуры, полученные скалыванием и обработкой абразивами.

При скалывании получают следующие фактуры:

● скала - скол с буграми и впадинами на поверхности;

● рифленая - рельефная с правильным чередованием гребней и впадин глубиной до 2 мм;

● бороздчатая - равномерно-шероховатая с прерывистыми бороздками глубиной от 0,5 до 1 мм;

● точечная - равномерно-шероховатая с точечными углублениями от 0,5 до 2 мм.

Выветривание каменных материалов.

Каменные материалы в условиях службы в конструкциях и сооружениях могут подвергаться медленному разрушению. Этот процесс по аналогии с разрушением горных пород на земной поверхности называют выветриванием (см. подробнее выше). Основные причины разрушения каменных материалов в сооружениях:

● растворяющее действие воды, усиливающееся растворенными в ней газами (S0₂, C0₂ и др.);

● замерзание воды в порах и трещинах, сопровождающееся появлением в материале больших внутренних напряжений;

● резкое изменение температур, вызывающее появление на поверхности материала микротрещин.

Стойкость материалов против выветривания тем выше, чем больше их относительная плотность (меньше пористость) и чем меньше растворимость. Все мероприятия по защите каменных материалов от выветривания направлены на повышение их поверхностной плотности и на предохранение от воздействия влаги.

Стойкость материалов против выветривания можно повысить конструктивными мерами, к числу которых относятся обеспечение хорошего стока воды и придание камням плотной и гладкой поверхности, например зеркальной.

Стойкость против выветривания пористых материалов существенно повышается при создании на их лицевой поверхности плотного водонепроницаемого слоя или гидрофобизацией. Одним из способов повышения поверхностной плотности камня является флюатирование, при котором пористые известняки пропитывают солями кремнефтористоводородной кислоты, например флюатом магния. В результате реакции

MgSiF₆ + 2СаС0₃ = 2CaF₂ + SiO₂ + MgF₂ + 2CO₂

в поверхностных порах камня отлагаются труднорастворимые в воде фториды кальция и магния, а также кремнезем. Некарбонатные пористые породы перед пропиткой флюатами предварительно обрабатывают водными растворами кальциевых солей, например хлористым кальцием СаСl₂.

Гидрофобизация, т. е. пропитка пористого каменного материала гидрофобными (водоотталкивающими) составами, резко понижающими проникание влаги в материал, в частности путем капиллярного подсоса, также повышает стойкость материалов против выветривания.