2020-04-12
909
Изделия кислотоупорной керамики применяют в химической и цел- люлозно-бумажной промышленности. Выпускают их в виде прямого и клинообразного кирпича, плиток, труб и фасонных частей к ним.
Свойства кислотоупорной керамики:
· имеет черепок повышенной плотности;
· обладает высокой механической прочностью и термостойко-
стью;
· выдерживает длительное воздействие кислот и щелочей.
Разновидности кислотоупорной керамики
Кислотоупорный кирпич изготовляют двух видов: прямой с разме- рами 230x113x65 мм и клинообразный. По свойствам и внешнему виду кирпич подразделяют на три сорта: I, II и III.
Свойства– кислотостойкость кирпича 92...96%, водопоглощение не более 8...12%, прочность при сжатии 15, 20, 25 МПа.
Применение – для кладки и футеровки химических аппаратов, на- стилки полов, футеровки варочных котлов.
Кислотоупорные плитки изготовляют трех типов:
· кислотоупорные (К);
· термокислотоупорные (ТК);
· термокислотоупорные для гидролизной промышленности (ТКГ).
По форме они бывают квадратными, прямоугольными и клинообраз- ными со стороной размером от 50 до 200 и толщиной от 10 до 50 мм.
|
|
|
Свойства – плитки имеют плотный спекшийся черепок, высокую прочность при сжатии не менее 39 МПа, низкое водопоглощение 6...9% и высокую кислотостойкость 96...98%.
Применение – для футеровки аппаратов и газоходов, облицовки па- нелей и сточных желобов.
154
Кислотоупорные трубы и фасонные части к ним покрыты снару- жи и внутри кислотостойкой глазурью. Кислотостойкость должна быть не менее 98%.
Свойства – имеют плотный спекшийся черепок, отличаются высо- кой плотностью и прочностью. Кислотостойкость достигается Водопогло- щение не более 3%, прочность при сжатии 40 МПа и более.
Применение – кислотоупорные трубы и фасонные части к ним при- меняют для перемещения кислот и газов при разрежении или давлении до 0,3 МПа.
Огнеупорные керамические материалы
Огнеупорная керамика – материалы, способные при эксплуатации выдерживать длительное воздействие высоких температур (свыше 1580°С). В зависимости от этой способности различают:
· огнеупорные (1580...1770оС);
· высокоогнеупорные (температура 1770...2000°С);
· материалы высшей огнеупорности (свыше 2000°С).
Основные требования к огнеупорным материалам:
· огнеупорность;
· высокий предел прочности, устойчивость при резких колебани- ях температур (термостойкость);
· газонепроницаемость;
· минимальная усадка при различных температурах.
По химико-минералогическому составу огнеупорную керамику де- лят на:
· кремнеземистую;
· алюмосиликатную;
· магнезиальную;
· хромистую и др.
Кремнеземистые (динасовые) материалы. Огнеупорность динаса достаточно высокая – 1700...1750°С.
|
|
|
Свойства– динас имеет низкую термостойкость; при быстром нагре- вании или охлаждении он растрескивается, разрушается и теряет проч- ность.
Применение – для кладки и футеровки сводов, стен и насадок марте- новских печей, стекловаренных печей и т.п.
Алюмосиликатные огнеупорные материалы в зависимости от со- держания SiO2 и А12О3 в обожженном продукте делят на три вида:
· полукислые, содержащие SiO2 более 65% и А12О3 менее 30%;
· шамотные, содержащие А12О3 от 30 до 45%;
· высокоглиноземистые, содержащие А12 О3 более 45%.
155
Огнеупорность полукислых изделий 1610...1710°С. Изготовляют их путем обжига глин с большим содержанием кварцевого песка. Полукислые огнеупоры применяют для футеровки коксовых печей, вагонеток и др.
Шамотные огнеупоры имеют огнеупорность 1710..1730°С. Изго- товляют их путем обжига смеси шамота (дробленой обожженной глины) и огнеупорной глины. Они отличаются термической стойкостью, шлако- устойчивостью и прочностью. Применяют шамотные изделия для кладки и футеровки доменных печей, стен и пола керамических печей, футеровки топок паровых котлов, дымоходов и др.
Высокоглиноземистые изделия имеют огнеупорность 1820...2000°С. Изготовляют их из материалов с высоким содержанием глинозема (бокси- ты, корунд и др.). Применяют в стекольной промышленности для кладки печей.
На современном этапе увеличивается производство легковесных ог- неупоров. Для их изготовления в состав глиняных масс, содержащих ог- неупорные или тугоплавкие пористые заполнители (или без заполнителей) вводят выгорающие добавки, газопенообразователи и другие порообра- зующие вещества. После формования изделия сушат и обжигают при вы- соких температурах.
Свойства – легковесные огнеупоры имеют плотность 0,4...1,3 г/см3, пористость 45...85%, малую теплопроводность, высокую огнеупорность и достаточную прочность.
Применение – при температурах 1000...1650°С и более для футеров- ки промышленных печей разного назначения. Их применение сокращает в 2-4 раза продолжительность разогрева печей, уменьшает в 2-3 раза толщи- ну ограждающих стен и на 20-70% удельные расходы топлива на тепловые процессы.
Специальный кирпич. Дорожный клинкерный кирпич – искусствен- ный камень, получаемый путем пластического или полусухого формова- ния и обжига тугоплавких глин до полного спекания, но без остеклования поверхности. Он хорошо сопротивляется истиранию. Размеры кирпича 220x110x65 мм. Клинкер по прочности изготовляют трех марок: 400, 600 и 1000; морозостойкость РЗО, Е50, Р100; плотность 1900 кг/м3.
Применение – для покрытия дорог, мостовых, а также как ки- слотостойкий материал. Для мощения тротуаров выпускается также фи- гурный кирпич.
Канализационные и дренажные керамические трубы
Керамические канализационные трубы широко применяют для строительства канализационных сетей, а также для отвода промышленных сточных вод, содержащих большое количество щелочей и кислот.
Основным сырьем для их производства служат пластичные огне- упорные и тугоплавкие глины, которые формуют в вертикальных трубных
156
прессах и обжигают при 1250...1300°С до спекания. Поверхность труб сна- ружи и внутри покрывают кислотостойкой глазурью, которая увеличивает химическую стойкость труб и создает внутри трубы гладкую поверхность, уменьшает гидравлическое сопротивление при прохождении жидкостей. Водопоглощение труб не должно превышать 8%, труб высшей категории качества – 7,5%.
Выпускают канализационные трубы цилиндрической формы длиной 1000 мм и диаметром 150, 200, 300, 350 и 400 мм, на одном конце которых имеется раструб для соединения отдельных звеньев трубопровода.
Дренажные трубы (ГОСТ 8411-74) применяют для понижения уровня грунтовых вод, а также для осушения (дренажа) заболоченных зе- мель. Изготовляют трубы двух типов: с цилиндрической и восьмигранной наружной поверхностью. Формуют их из кирпичных высокопластичных глин на горизонтальных ленточных или вертикальных прессах. Промыш- ленность выпускает гладкие неглазурованные трубы без раструбов или глазурованные с раструбом и перфорацией на стенках. Внутренний диа- метр труб 50...30, длина 333...500, толщина стенок трубы 8...24 мм, моро- зостойкость 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания.
|
|
|
Кровельные изделия
Кровельная керамика представлена глиняной черепицей – одним из старейших видов кровельных изделий. Применяют ее для покрытия кро- вель малоэтажных зданий. По сравнению с другими видами кровельных изделий глиняная черепица имеет достоинства: огнестойкость, долговеч- ность, сравнительно красивый вид, незначительные расходы по уходу. К недостаткам черепицы относятся большая масса кровли из нее, трудоем- кость изготовления и укладки.
Глиняная черепица формуется на ленточных и штамповых прессах и выпускается четырех видов: штампованная, пазовая, ленточная пазовая, ленточная плоская и коньковая (для покрытия коньков и ребер).
Керамическая черепица (ГОСТ 1808-71) – один из древнейших ви- дов кровельного материала, а теперь – модный современный материал, придающий уютный и благородный стиль постройкам.
Преимущества по сравнению с другими кровельными материалами:
· огнестойкость;
· долговечность;
· устойчивость к атмосферным воздействиям;
· высокие эксплуатационные и декоративные качества;
· не требует периодических окрасок. Недостатки черепицы:
· большая трудоемкость кровельных работ;
· большая масса, требующая прочной конструкции кровли.
Керамическую черепицу изготовляют путем формования глиняной массы на ленточных и штамповых прессах. Ленту, выходящую из мунд-
157
штука, разрезают на резательных станках по размеру черепицы. Выпуска- ют черепицу в основном четырех типов:
· пазовую штампованную;
|
|
|
· пазовую ленточную;
· плоскую ленточную;
· коньковую.
По назначению черепицу подразделяют на:
· рядовую (для покрытия скатов кровли);
· коньковую (для покрытия коньков и кровель);
· разжелобочную (для покрытия разжелобков).
Применение – керамическую черепицу применяют в малоэтажном строительстве.
Санитарно-технические изделия
К этой группе строительной керамики относятся ванны, умы- вальники, раковины, унитазы, биде, смывные бачки, пьедесталы, писсуары настенные и др. Изготовляют их способом литья в гипсовых формах из фа- янсовых, полуфарфоровых и реже фарфоровых масс. Черепок изделий са- нитарно-технической керамики имеет белый, иногда светло-желтый цвет; его покрывают белой, а иногда и цветной глазурью.
Санитарно-технические изделия изготовляют из фарфоровых, по- луфарфоровых и фаянсовых масс методом литья в гипсовых формах с по- следующей сушкой и обжигом. Различают три группы санитарно- технической керамики:
· изделия из твердого фаянса, отличающиеся пористым черепком;
· изделия из санитарного фарфора, обладающие спекшимся че- репком;
· изделия из полуфарфора, имеющие полуспекшийся черепок. Сантехнический фаянс применяют для оборудования кухонь, сануз-
лов и специальных помещений (лабораторий, поликлиник, па- рикмахерских и др.), фарфор – для изготовления электроизоляционных из- делий, химической и хозяйственной посуды.
6.4. Требования к качеству. Упаковка, транспортировка и хранение.
Требования к основным потребительским свойствам керамических строительных материалов и изделий дифференцируются в зависимости от их назначения.
Так, водопоглощение обыкновенного кирпича должно быть не менее 6 или 8% (в зависимости от марки по прочности), для пустотелого – 6% массы кирпича, чем обеспечиваются необходимая пористость, а следова- тельно, и теплозащитные свойства.
158
Кирпич «недожег» не обладает достаточной прочностью и морозо- стойкостью, а кирпич «пережег» – достаточными теплозащитными свойст- вами и, как правило, деформирован. Такой кирпич считается браком и его поставка потребителю не допускается. Кирпич должен иметь правильную форму с ровными ребрами и поверхностями. Величина дефектов внешнего вида (отбитость или притупленность ребер и углов) не должна превышать отклонений, допустимых ГОСТом.
Все виды кирпича должны иметь установленные для них размеры; отклонения не должны превышать величин, указанных в действующих ГОСТах. Предел прочности при сжатии и морозостойкости каждой марки кирпича не должен быть менее установленного.
Основными потребительскими свойствами плиток для полов явля- ются прочность при износе и эстетические свойства. Износ таких плиток не должен превышать 0,25 г/см2. Водопоглощение, характеризующее плот- ность их черепка, не должно превышать 4%. Морозостойкость плиток должна быть не менее 25 циклов.
Керамические глазурованные плитки (ГОСТ 6141-91) изготовляют 28 типоразмеров (размеры приведены в таблице 9). Отклонения размеров по длине граней не должны превышать 1,5 мм. В каждой партии должны быть плитки только с плюсовыми либо только с минусовыми отклонения- ми.
Таблица 9 – Размеры керамических глазурованных плиток
| Наименование и формы плиток | Размеры, мм | |
| А | Б | |
| Квадратные: | ||
| без завала | 150 100 | - - |
| С завалом одной стороны | 150 100 | - - |
| С завалом двух смежных сторон | 150 100 | - - |
| С завалом четырех сторон | 150 100 | - - |
| Прямоугольные: | ||
| без завала | 150 150 | 100 75 |
| С завалом одной стороны | 150 | 100 |
| 150 | 75 | |
| С завалом двух смежных сторон | 150 | 100 |
| 150 | 75 | |
| С завалом трех сторон | 150 | 100 |
| 150 | 75 | |
159
Продолжение таблицы 9
| 1 | 2 | 3 |
| Поясок без завала | 150 | 25 |
| Уголки: | ||
| для закругления внешних углов | - | 150 |
| для закругления внутренних углов | - | 150 |
| Прямая карнизная плитка | 150 | 50 |
| Уголок карнизный: | ||
| для закругления внешних углов | - | 50 |
| для закругления внутренних углов | - | 50 |
| Прямые плинтусные плитки | 150 | 80 |
| 150 | 50 | |
| Уголки плинтусные: | ||
| для закругления внешних углов | - | 80 |
| - | 50 | |
| для закругления внутренних углов | - | 80 |
| - | 50 |
Толщина плиток (кроме плинтусных) не более 6 мм; плинтусные мо- гут быть толщиной до 10 мм. Такой же толщины могут быть плитки из легкоплавких или мергелистых глин. Во всех случаях толщина плиток должна быть равномерной. У одной и той же плитки разница в толщине не должна превышать 0,5 мм.
Размеры квадратных плиток (мм): 21x21, 46x46, 71x71, 96x96, тол- щина 3 и 3,5 мм. Длина и ширина прямоугольных плиток (мм): 46x21, 71x21, 96x21, 121x21, 71x46, 96x46, 121x46, 96x71,121x71,121x96, толщина
З и 3,5 мм. Отклонения от размеров по длине и ширине плиток: для сторон размером менее 96 мм ±1,0 мм; для сторон размером 96 и более ±1,5 мм; по толщине ±0,5 мм. Отклонение от прямого угла (косоугольность), а так- же выпуклость и вогнутость плиток со сторонами размером менее 46 мм допускается не более ±0,5 мм, а остальных не более ±1,0 мм.
Форма ковров может быть прямоугольной или квадратной со сторо- нами, кратными 50 мм, за вычетом ширины шва, равной 4 мм. Отклонения от линейных размеров ковра допускаются по длине и ширине +2 и -4 мм; разность диагоналей при длине ковра до 500 мм – 3 мм и 5 мм – для ковров большего размера.
Повышенные требования предъявляются к качеству внешнего вида фасадных плиток. Они должны иметь правильную геометрическую форму, равномерную толщину, а также четкие грани и углы, лицевая поверхность
– ровной, без шероховатостей. Плитки не должны содержать выцветов,
160
крупных включений, наплывов глазури и других дефектов, не допустимых ГОСТом. Боковые грани квадратных и прямоугольных плиток должны со- ставлять с плоскостями прямой угол (предельно допустимое отклонение от прямого угла 0,5 мм). На кромках лицевой поверхности плиток не допус- каются выпуклости, выбоины, трещины, а также зазубрины и щербины. Цвет плиток должен соответствовать эталону. Их изготовляют с одноцвет- ной или многоцветной (мраморовидной) лицевой поверхностью. Плитки для внутренней облицовки должны быть термически стойкими, водопо- глощение не должно превышать 16%. Сорт плитки указывается в марки- ровке на упаковке. Например, по европейским нормам, кроме надписей
«1-й сорт» или «2-й сорт», вся маркировка должна быть красного цвета, для 2-го – синего цвета, а для 3-го – зеленого. Плитка высокого качества имеет строго выдержанные размеры, идеально ровную поверхность без пу- зырей, подтеков или трещин. Отклонения от установленных норм допус- каются, но просто микроскопические. Для пола годится только плитка с высоким сопротивлением истиранию. Чаще всего это плитка одинарного обжига, изготовленная способом нанесения глазурованного покрытия по раскаленному корпусу. Такой способ обеспечивает более высокую плот- ность плитки.
В зависимости от дефектов внешнего вида плитки для обычных по- лов подразделяются на три сорта: 1, 2 и 3-й. Так, в плитках первого сорта не допускаются отбитые углы, наплывы глазури, трещины на глазури, мушки, пятна и другие дефекты. На плитках 2-го и 3-го сортов некоторые дефекты допускаются, но с ограничениями. Плитки для мозаичных полов на сорта не подразделяются.
У глазурованной плитки глазурованное покрытие должно быть рав- номерным: одинаковая прокрашенность, отсутствие подтеков или белесых краев, недоливов, затекания, наплывов, пузырьков, волосяных трещин (цек), пятен, выцветов и других дефектов, заметных при дневном свете на расстоянии 1 м, у плиток, применяемых для облицовки внутренних по- верхностей стен, и на расстоянии 3 м на открытом воздухе у плиток для облицовки наружных поверхностей стен.
Керамические плитки для внутренней облицовки стен выпускают квадратной формы размером 150x150 мм с завалом по периметру, толщи- ной 6 мм.
Существует несколько мировых стандартов (норм) для установления технических характеристик керамической плитки, а также методов контро- ля и критериев приемлемости каждой характеристики: DIN (Германия) UPEC (Франция), BS (Великобритания), ASTM-ANSl (США), UNI EN (Италия), российские стандарты на плитку: ГОСТ 6887-90 (плитка керами- ческая для полов), ГОСТ 13996-93 (плитка керамическая фасадная и ковры из нее).
161
Но наибольшее распространение и применение получили Нормы UNI EN на керамическую плитку, разработанные Европейской комиссией Стандартизации (CEN) (Италия). Они действительны во всех странах Ев- ропы и принявших их внеевропейских странах. Эти нормы EN не имеют законную силу: допускается реализация керамических изделий, не удовле- творяющих требованиям указанных норм. Но для приобретения товарного знака качества UNI фирма - изготовитель керамической плитки обязана строго соблюдать нормы EN. Организация TJNI (Государственный Коми- тет Италии по Стандартизации) выдает фирмам (изготовителям разреше- ние на нанесение товарного знака на тару керамической плитки и проверя- ет соблюдение норм, как в процессе производства, так и на образцах реа- лизуемой продукции).
Классы износоустойчивости и категории скольжения для напольнойплитки.
Согласно европейским и международным нормам (EN 154 и ISO) классы обозначаются по названию метода испытания от PEI-I до PEI-V. Первая группа наименее устойчива к истиранию, пятая - самая устойчивая. В зависимости от назначения помещения и плотности движения в этих по- мещениях рекомендуется применять плитку соответствующих групп из- носостойкости (класса износоустойчивости):
● Группа 1 (PEI I) - для мест с небольшим движением, в которых используется мягкая обувь. Применяют только в ванных комнатах и лю- бых других помещениях, которыми мало пользуются и в которых не ходят в уличной обуви.
● Группа 2 (PEI II) – для комнат с участками движения небольшой плотности, где ходят в домашней обуви. Применяют для квартир, коттед- жей, семейных домов, за исключением кухонь, прихожих, лестниц и бал- конов.
● Группа 3 (PEI III) – для помещений с движением средней интен- сивности, в которых ходят в обычной обуви, не имеющих непосредствен- ного доступа с улицы. Применяют для укладки во всех помещениях дома или квартиры, гостиницах, небольших офисах.
● Группа 4 (PEI IV) – для помещений с интенсивностью движения от средней до высокой, подверженных большему истиранию, чем полы груп- пы 3. Применяют в помещениях жилых и общественных зданий (любые помещения жилых домов, залы регистрации гостиниц, рестораны, офисы, магазины, отели).
● Группа 5 (PEI V) ISO 16545 - плитка данной группы пригодна к применению на участках с движением любой интенсивности. Использует- ся в общественных помещениях с высокой проходимостью.
162
Другой, не менее важной характеристикой напольной керамической плитки является сопротивление скольжению. Она имеет большое значение для плитки, которой покрывают полы в особых (специализированных) по- мещениях жилых домов, общественных и производственных зданий, а также полов, находящихся под открытым небом.
Срок службы плиточного покрытия характеризуется двумя показате- лями: поверхностной твердостью по шкале Мооса (определенной путем воздействия на плитку природным минералом, где твердость 1-го класса имеет мягкий материал-тальк, а 10-го-алмаз) и износостойкостью керами- ческих плиток, измеряемых в условных единицах от I до V по шкале PEI (метод проводимого испытания). Для напольных плиток стандарт УНИ ЕН допускает сопротивляемость износу от минимальной (I степень) до макси- мальной (V степень).
Испытания на истирание проводят очень строго. Для этого плитку помещают в устройство, напоминающее жернова мельницы, посыпают на нее абразивный состав (мелкие металлические шарики и другие твердые зернистые материалы) и подают воду. При вращении «жерновов» создает- ся искусственное истирание. Этот тест представляет собой испытания, имитирующие ускоренный износ.
По европейским нормам (EN 1987 года) керамическая плитка делит- ся на 8 групп. А по новейшим международным нормам ISO - на 11 групп. Делится плитка по двум основным параметрам:
· 1-й - влагопоглощение (способность плитки впитывать влагу за определенный промежуток времени в процентном отношении к ее весу);
· 2-й - способ изготовления (прессование или экструдирование). Чем меньше номер группы, тем ниже влагопоглощение и выше мо-
розостойкость плитки. Так группы I и II группы считаются морозостойки- ми, а группа III годится только для внутренней отделки. Например, для морозостойкой плитки в каталогах и на упаковке плитки должны стоять буквы с цифрами: AI или BI, для неморозостойкой- AIII или BIII. Послед- няя является более прочной из-за меньшей пористости).
Глиняная черепица должна иметь правильную форму и ровные края. Цвет черепицы одной партии должен быть однородным. Морозостойкость
— не менее 25 циклов, прочность на излом — не менее 70 кг. Масса 1 м2 покрытия в насыщенном водой состоянии не должна превышать для пазо- вой 50 кг, для плоской - 65 кг. Масса одного погонного метра коньковой черепицы не должна превышать 8 кг. Водопроницаемость черепицы долж- на быть такова, чтобы капля воды появилась на нижней поверхности изде- лия не раньше чем через 1 ч от начала испытания.
163
Санитарно-технические изделия должны иметь ровную, гладкую и чистую поверхность, равномерно покрытую глазурью; должны быть хо- рошо обожжены и при постукивании издавать чистый, недребезжащий звук. Термостойкость изделий должна быть такова, чтобы при трехкратном постепенном нагревании до t 100°С и охлаждении в воде при t 18-20°С не происходило видимого нарушения глазури.
Ковры упаковывают в прочные ящики или пачками в бумагу; ковры длиной более 1,5 м свертывают в рулон, завертывают в бумагу и обвязы- вают шпагатом.
Хранят ковры в закрытых сухих помещениях. Высота штабеля ков- ров, упакованных в пачки, не должна превышать 0,75 м.
Транспортирование и хранение кирпича и черепицы производят, как правило, в неупакованном виде. Погрузка их навалом (набрасыванием) и разгрузка сбрасыванием запрещается.
Хранят эти материалы на открытых площадках или под навесом в штабелях, причем в каждом штабеле должен находиться материал одного типа, марки, размера. Черепица при укладке в штабеля ставится на ребро по длине, и каждый ряд перекладывается прокладочными материалами (досками, дранкой, жгутами соломы и др.). Высота штабеля не должна превышать для кирпича 1,2-1,5 м, а для черепицы 4-5 рядов. Плитка ке- рамическая упаковывается в деревянные решетчатые ящики по 100 шт. Масса нетто ящика не должна превышать 32 кг. В каждый ящик упаковы- ваются плитки одного типа, цвета, размера, сорта. Плитки для полов до- пускается упаковывать в бумажные ящики (пачки). Масса такой пачки не должна превышать 8 кг. Грузить плитки навалом нельзя. Хранят их в за- крытых помещениях, уложенными в штабеля и клетки высотой не более 1,5 м.
164
РАЗДЕЛ 7. ПРИРОДНЫЕ КАМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ, КЛАССИФИКАЦИЯ И СВОЙСТВА
Земная кора состоит из слоев различной плотности. Верхний слой земной коры на материках состоит из осадочных горных пород, глубже на различной глубине залегает гранитный слой, выступающий на поверхность земли в склонах гор и включающий в себя гранит, гнейсы, базальты. Ниже гранитного слоя залегает плотный слой, состоящий из измененных мета- морфических пород.
Природные каменные материалы являются древнейшими строитель- ными материалами, которые использовались древними строителями для возведения культовых сооружений (гробницы, храмы, пирамиды Древнего Египта), отличающихся монументальностью и величием. Древние мастера украшали старорусские города Москву, Киев, Владимир и др. белокамен- ными соборами. В течение многих столетий природный камень был основ- ным материалом для кладки стен (особенно в безлесных районах), позже его стали использовать как долговечный и декоративный облицовочный материал для наружной и внутренней облицовки стен, а также для настил- ки полов, мощения дорог, в качестве крупного заполнителя в бетонных смесях и т.д.
Появление более дешевых и легких искусственных каменных мате- риалов снизило объёмы использования природного камня: камень приме- няется в качестве отделочного материала. Горные породы используют в промышленности строительных материалов в виде сырья для изготовления керамики (глины, каолины), стекла (кварцевый песок, известняк), тепло- изоляционных (базальт, диабаз, диатомит, трепел, опока, доломит, хризо- тил – асбест), огнеупоров (доломит, кварцит), производства неорганиче- ских вяжущих веществ (известняки, глина, мергель, мел, доломит, гипс, ангидрит, опока, трепел, вулканические туфы, трассы) и др. изделий, для производства минеральных вяжущих веществ – цементов, извести и гипса. Песок, щебень и гравий применяют в качестве заполнителей бетонов и растворов.
Природные каменные материалы – строительные материалы, по- лучаемые без обработки или путем механической обработки горных пород, добываемых из земных недр в виде каменных глыб-блоков, реже в виде плит. Горные породы являются исходным сырьем для производства обли- цовочных материалов, а также архитектурно-строительных, монументаль- ных и некоторых технических изделий. В результате дробления, распили- вания шлифования, полирования и другой механической обработки при- родные каменные материалы полностью сохраняют физико-механические свойства горной породы, из которой они получены. В группу штучного камня (декоративно-облицовочного камня) входят изделия, получаемые из блоков и плит. Их классифицируют в зависимости от геологического про-
165
исхождения и минералогического состава горных пород, физико- механических показателей, способа изготовления, обработки, декоратив- ных особенностей и назначения. Такие достоинства, как высокая механи- ческая прочность и долговечность, красивая окраска и богатая фактура обусловили его применение в качестве стенового материала для строи- тельства различных сооружений, дворцов.
Горная порода – минеральная масса постоянного состава, представ- ляющая собой скопление минералов в земной коре с более или менее по- стоянным составом и свойствами.
Различают:
· простые или мономинеральные горные породы, состоящие из одного минерала (кварцевый песок, магнезит, гипс, доломит и др.);
· сложные или полиминеральные горные породы, состоящие из нескольких минералов (гранит, лабрадорит, порфиры, габбро, базальт и др.).
7.1. Виды, классификация и свойства природных каменных материалов и изделий из них
Номенклатура природных каменных материалов, применяемых в со- временном строительстве, весьма разнообразна.
По назначению природные каменные материалы, применяемые в со- временном строительстве, делят на 5 групп:
· сырьевые нерудные материалы для производства искусствен- ных строительных материалов (заполнителей для растворов и бетонов, ми- неральных вяжущих веществ, силикатных, керамических и других мате- риалов);
· материалы для кладки фундаментов и стен зданий и сооруже-
ний;
· материалы для наружной и внутренней облицовки, покрытий
полов, площадок, лестниц и ограждений зданий;
· материалы для дорожного строительства
· материалы специального назначения (возведение мостов, под- земных и гидросооружений, для жаро- и химически стойкой футеровки).
По плотности:
· тяжелые – более 1800;
· легкие – 1200...1800;
· особо легкие – менее 1200 кг/м3.
По пределу прочности:
· прочные – более 10;
166
· средней прочности – 5...10;
· малопрочные – менее 5 МПа.
По степени морозостойкости для каменных материалов установлены марки от ЗЛО до Р500.
По виду обработки и форме природные каменные материалы клас- сифицируют на:
· грубообработанные и необработанные материалы неправиль- ной формы (бутовый, булыжный камень, щебень, гравий и песок);
· обработанные материалы заданной формы (блоки, плиты, плитки, фасонные профильные изделия).
Природные каменные материалы необработанные и гру- бообработанные Бутовый камень – природный камень неправильной формы размером 150...500 мм, массой 20...40 кг, добываемый чаще всего взрывом из известняков, доломитов, песчаников, реже из гранитов. В зави- симости от формы бывает рваный, постелистый (плитняк) и лещадный (рис. 12), получаемый из пород, имеющих слоистое или сланцевое строе- ние.
Применение – для кладки фунда- ментов, подземных стен и стен не- отапливаемых зданий, подпорных стен. Отходы бутового камня дробят и используют как щебень для бетонов.
Рис. 12. Бутовый камень
Щебень – угловатые обломки горных пород размером 5...150 мм, об- разовавшиеся при разрушении пород (природный щебень) или ис- кусственно дробленные (дробленый щебень).
Применение – в качестве крупного заполнителя для бетонов, при строительстве автомобильных и железных дорог.
В архитектурно-строительной практике широко применяются при- родные каменные материалы специальной обработки, имеющие опреде- ленную форму и размеры.
Природные каменные материалы обработанные заданной формы
Стеновые камни и блоки имеют правильную геометрическую форму прямоугольного параллелепипеда. Сырьём для их изготовления служат из- вестняки, вулканический туф и другие горные породы, которые должны иметь плотность 1000...2200 кг/м3, предел прочности при сжатии до 50 МПа, морозостойкость не ниже Р25. Лицевая поверхность стеновых кам- ней и блоков должна быть обработана и отвечать декоративным требова- ниям. Размеры камней для ручной кладки 390x190x188 и 490x240x188; для механизированной – 300x800x900 мм и более.
167
Облицовочные каменные материалы - облицовочные плиты и кам- ни, плитки, фасонные и профильные элементы облицовки для стен (на- ружных и внутренних), колонн, цоколей, элементы лестниц и площадок, парапетов и ограждений, для покрытия полов, для плинтусов, карнизов, подоконников и т.д. Их изготовляют из блоков природного камня путем их распиливания или раскалывания и обработки лицевой стороны для полу- чения определенной фактуры (рис. 13).
Для наружной облицовки зданий используют атмосферостойкие по- роды - гранит, сиенит, диорит, габбро, плотные известняки, песчаники, ту- фы, для внутренней облицовки общественных зданий, станций метрополи- тена - горные породы красивой окраски и легко обрабатывающиеся - мра- моры, ангидриты, мраморовидные известняки и гипс.
Облицовочные камни и плиты бывают тесаные и пиленые (рис. 14), толщина тесаных плит для внут- ренней облицовки – 100, для наружной – 200 мм. Пиленые плиты меньшей толщины – 25 и 50 мм соответственно. Ширина наружных плит 400...600,
Рис.13. Облицовочные
камни и плиты
внутренних – 300 мм.
Плиты, применяемые для облицовки стен и на-
стилки полов, имеют прямоугольную форму и соответствующие размеры в зависимости от породы и фактуры лицевой поверхности камня (бугристая, бороздчатая, точечная, пиленая, шлифованная, полированная, зеркальная). Плиточные полы из гранита, песчаника и других прочных пород применя- ют в строительстве общественных зданий и сооружений с интенсивной аб- разивной истираемостью (станции метрополитена, универмаги, вокзалы, вестибюли и др.), где наряду с высокими декоративными качествами должны обеспечиваться долговечность и износостойкость полов. Плиты из гипсового камня для настилки полов помещений не допускаются.
Ступени лестниц изготовляют из различных пород: песчаников, из- вестняков, гранитов, диоритов. Цокольные плиты и камни для обрамления порталов, пояски карнизов, угловые и подоконные плиты, плинтусы отно- сятся к фасонным профильным элементам облицовки, которые изготовля- ют из тех же горных пород, что и облицовочные плиты, и придают самую разнообразную фактуру лицевой поверхности.
Брусчатка имеет форму бруска высотой 10...16, шириной 12...15 и длиной 15...25 см, слегка суживающегося книзу. Лицевая поверхность имеет форму прямоугольника. Брусок, имеющий форму, близкую к кубу, а лицевую поверхность – квадрат, называют шашкой. Брусчатку и шашку изготовляют из однородных мелко- и среднезернистых пород – базальта, диабаза и др. Применяют их при устройстве мостовых, трамвайного по- лотна, посадочных площадок трамвая.
Бортовые или бордюрные камни отделяют проезжую часть ав- томобильных дорог от тротуаров. Изготовляют их из гранитов, диоритов,
168
базальтов. Выпускают камни трех видов: прямой, лекальный и для оформ- ления съездов (рис. 3.8). По размерам бортовой камень бывает высоким до 40 и низким до 30 см при ширине верхней части 10, 15 и 20 см. Верхнюю часть камня, выступающую над дорожным покрытием, обтесывают чисто, а нижнюю — грубо. Длина камней 70...200 см. В настоящее время бор- товые камни из каменных пород стали заменять бетонными бортовыми камнями как более дешевыми.
Природные каменные материалы специального назначения приме- няют для подземных и гидротехнических сооружений, для работы в усло- виях высоких температур и агрессивных средах. Такие материалы изготов- ляют из гранита, диорита, габбро, базальта, диабаза, кварцита и т.д., обла- дающих высокой прочностью, морозостойкостью, жаро- и химической стойкостью. Предел прочности на сжатие не менее 100 МПа, морозостой- кость не менее Р100.
Применение – природный камень является прекрасным и долговеч- ным материалом для монументального искусства: памятников, монумен- тов, городской и парковой скульптуры. Основные горные породы гранит и мрамор используют для скульптуры. Природный камень является прекрас- ным и долговечным материалом для монументального искусства: памят- ников, монументов, городской и парковой скульптуры.
Архитектурно-строительные изделия (плиты цокольные пиленые и колотые, накрывочные пиленые и колотые, подоконные пиленые, ступени цельные пиленые и колотые, проступи пиленые, парапеты прямоугольные и криволинейные, колонны, балясины, порталы, детали карниза, пояса и др.) служат для наружной и внутренней облицовки, устройства лестниц, парапетов, площадок, ограждений. Из каменных пород (изверженных или осадочных) изготавливают материалы для дорожного строительства с вы- сокой прочностью, морозостойкостью, низким водопоглощением, высоким сопротивлением истиранию и выветриванию.
Потребительские свойства
Основными потребительскими свойствами природных каменных ма- териалов, определяющих их практическую ценность, являются:
· художественно-эстетические достоинства (декоративность) –
текстура, цвет, блеск, излом;
· долговечность;
· блочность;
· физико-механические свойства.
Декоративность. Основными показателями декоративности камня являются:
· фактура лицевой поверхности;
· окраска;
· рисунок;
· структура.
169
Окраска камня обусловлена цветом слагающих его минералов, рису- нок - сочетанием структуры и текстуры горной породы и цветовой тональ- ностью минеральных компонентов. Особенности структуры камня по- разному влияют на его декоративность: крупнозернистые и порфировид- ные разности повышают выразительность рисунка и цвета цветных грани- тов, но ухудшают внешний вид мраморов, габбро, кварцитов.
По цветовым особенностям выделяются горные породы:
· хроматические (окрашенные, с широким диапазоном цветов и оттенков и их многообразными сочетаниями) - граниты, цветные мраморы, кварциты красного, коричневого, зеленого, синего и близких к ним цветов различной степени насыщенности;
· ахроматические габброиды, амфиболиты, сланцы, серые гра- ниты; среди белых пород — мраморы, кварциты, гипсы.
Существуют 2 основных типа фактур:
· абразивная (получается путем истирания камня зернами абрази- вов - алмазом, корундом и др.);
· ударная (получается скалыванием различной крупности частиц камня при помощи специальных инструментов).
В последние годы внедрены новые способы обработки камня ульт- развуком и терморезками (огневой способ).
Наиболее декоративна полированная фактура (подчёркивает рисунок камня), фактура «скала» (придаёт камню рельефность и живописность, вы- являет игру светотени на обработанной поверхности). Пиленая, шлифо- ванная, рифленая и термообработанная фактуры снижают насыщенность цвета, но повышают светлоту камня.
Высокой степени фактурной обработки поддаются все твердые по- роды (граниты, габбро, кварциты) и частично породы средней твердости (мрамор, некоторые мраморовидные известняки и доломиты). Кроме того, известняки, доломиты, мраморовидные известняки позволяют получать бугристую, лощёную фактуру и фактуру «скала». Мягкие породы подда- ются только пилению и шлифовке.
Общепринятые стандарты и ТУ по определению декоративности об- лицовочного камня отсутствуют. Степень декоративности определяется суммированием результатов оценки по балльной системе отдельных пока- зателей – окраски, текстуры, фактуры и др.
Выделяются 4 класса декоративности: высокодекоративные (более 32 баллов), декоративные (23-32 баллов), малодекоративные (15-23 баллов), недекоративные (менее 15). От декоративности камня зависит и долговеч- ность камня: хорошо обработанная, полированная поверхность препятст- вует задержке на ней агрессивных агентов окружающей среды.
Текстура горной породы - относительное расположение и распреде- ление в ней породообразующих минералов. Текстуры камня бывают мас- сивные, линейно-параллельные, полосчатые, слоистые, пористые.
170
Блеск – способность минералов отражать солнечный свет от своей поверхности. В зависимости от показателя преломления и коэффициента поглощения различают следующие виды блеска:
· стеклянный (кварц, полевые шпаты, роговая обманка, кальцит, доломит);
· перламутровый (слюды);
· шелковистый (асбест, гипс-селенит);
· матовый (каолинит) и др.
Цвет зависит от химического состава, примесей отдельных химиче- ских элементов и дисперсных частиц. К светлым относятся кварц, гипс, кальцит, мусковит, каолинит, ангидрит, доломит и др. К темным цветам – роговая обманка, авгит, хлорит и др.
Излом виден при раскалывании. Различают:
· ровный (по спайности) – слюды, кальцит, полевые шпаты;
· раковистый (похож на внутреннюю поверхность раковин) –
кварц;
· занозистый или игольчатый (на поверхности заметны мелкие занозы) – асбест, роговая обманка);
· землистый (поверхность излома матовая и как бы покрыта мелкой пылью) – каолинит.
Физико-механические свойства определяют технологию добычи и обработки камня, практическое использование.
Обрабатываемость – способность горных пород принимать задан- ную форму и фактуру лицевой поверхности при воздействии различными инструментами.
А бразивность характеризуется изнашиваемостью камнеобрабаты- вающего инструмента в процессе трения и зависит от содержания в породе природных абразивных минералов (кварц, полевые шпаты, кремень, ко- рунд и др.). Крупнозернистые горные породы с остроугольными зернами обладают более высокой абразивностью, чем мелкозернистые с окатанной формой зерен.
Прочностные показатели, водопоглощение и морозостойкость лими- тированы ГОСТ 9479-84.
Истираемость горных пород, применяемых для покрытия полов, лестничных маршей, площадок и т.д. должна быть не более 2,2 г/см2 при небольшом движении (менее 500 чел./ч) и не более 0,5 г/см2 при интенсив- ном движении (метро, вокзалы, спортивные комплексы и др.). Водопогло- щение для изверженных пород составляет 0,2... 0,7%, для других – не бо- лее 30%. При водопоглощении менее 0,8% горная порода имеет практиче- ски «абсолютную» морозостойкость. По пористости различают низкопо- ристые (менее 5% ), среднепористые (5- 10%), высокопористые (до 20-30%) горные породы.
171
Твёрдость – способность сопротивляться проникновению посторон- них веществ или минералов. По твердости, от которой зависят тонкость обработки архитектурных профильных элементов, возможность резьбы по дереву и др., горные породы делятся на З категории: твердые, средней твердости и мягкости. Относительная твёрдость определяется по шкале Мооса, согласно которой твёрдость возрастает от 1 до 10 (табл.10).
Таблица 10 – Шкала твёрдости (по Моосу)
| Твёрдость минерала | Минерал | Заменитель | Твёрдость заменителя |
| 1 | Тальк | Мягкий карандаш | 1,0 |
| 2 | Гипс | Ноготь | 2,0 |
| 3 | Кальцит | Латунная монета | 2,5-3,0 |
| 4 | Плавиковый шпат | - | - |
| 5 | Апатит | Стекло | 5,0 |
| 6 | Полевой шпат | Перочинный нож | Около 5,5 |
| 7 | Кварц | Инструментальная сталь | 7,5-8,0 |
| 8 | Топаз | - | - |
| 9 | Корунд | Сверхтвёрдая сталь победит | 9,0-9,5 |
| 10 | Алмаз | - | - |
Стойкость строительного камня – способность к длительной экс- плуатации при заданном режиме и воздействии окружающей среды и на- грузок при необходимом техническом обслуживании сооружения из дан- ного материала. Стойкость природных каменных материалов зависит от состава, структуры, текстуры, состояния (степени выветривания) и свойств исходных пород в соответствующих климатических зонах.
Надежность способность материала сохранять качество при опре- деленных условиях эксплуатации.
Блочность – совокупность таких свойств пород, как форма природ- ных блоков, размеры и процент выхода из горной массы. Форма природ- ных блоков зависит от взаимного расположения тектонических трещин, секущих камень месторождения. Благоприятная блочность горных пород, слагающих месторождения, – одно из важнейших условий, определяющих возможность их разработки для получения облицовочного камня.
172
7.2. Породообразующие минералы
Минералы – природные химические соединения, однородные по своему химическому составу, строению и свойствам, образовавшиеся в ре- зультате физико-химических процессов, происходящих в земной коре или на её поверхности. В составе земной коры более 2000 минералов, 50 из ко- торых участвуют в образовании горных пород (породообразующие мине- ралы) и являются кристаллическими телами с анизотропными свойствами, т.е. их физические свойства неодинаковы по разным кристаллографиче- ским направлениям.
Группы породообразующих минералов
Группа кварца. Кварц (SiO2) – кристаллический кремнезем, один из наиболее распространенных минералов в земной коре; входит в состав многих горных пород. Свойства:
· наиболее плотный, прочный (плотность кварца 2,65 г/см3, твер- дость 7 по шкале твердости, предел прочности при сжатии около 2000 МПа, хорошо сопротивляется истиранию);
· химически стойкий минерал (не реагирует с кислотами и щело-
чами;
· встречается как бесцветный, так и с различными цветовыми от-
тенками: белый, розовый, зеленый;
· по своей структуре кварц не обладает спайностью; имеет рако- вистый излом разнообразной формы и жирный блеск;
· при температуре 1710°С кварц плавится и после быстрого осты- вания образуется кварцевое стекло.
В природе встречается минерал опал аморфной структуры – это гид- рат. Второе место после кремнезема в земной коре занимает глинозем А12О3 в виде химических соединений с кремнеземом и другими оксидами (алюмосиликатами). Наиболее распространены в земной коре алюмосили- каты — полевые шпаты, слюды и каолиниты.
Полевые шпаты – кристаллические минералы, в состав которых входят оксиды кремния и алюминия, и, кроме того, в зависимости от вида полевого шпата в этот минерал входят, калий, натрий или кальций. Мине- рал участвует в образовании многих горных пород, характеризуется хоро- шо выраженной спайностью по двум направлениям. При ударе полевой шпат раскалывается на куски, имеющие прямой или косой угол. Плотность полевых шпатов 2,55...2,76 г/см 3, твердость 6 по шкале твердости, предел прочности при сжатии 120...170 МПа, при температуре 1170...1550°С шпат плавится. Эти минералы обладают низкой атмосферостойкостью, подвер- гаются разрушению с образованием минерала каолинита. В чистом виде применяются в качестве плавней при производстве керамических материа- лов.
173
Слюда – распространенный минерал, входящий в состав извержен- ных пород; водный алюмосиликат сложного и разнообразного состава, способный расщепляться на тонкие упругие пластинки, что свидетельству- ет о совершенной спайности. Последний фактор снижает прочность и стойкость слюды, затрудняет её полировку. Плотность слюды 2,8...3,2 г/см3, твердость 2...3 по шкале твердости. Одними из самых распростра- ненных разновидностей слюды являются мусковит и биотит.
Мусковит – прозрачная бесцветная слюда, хорошо сопротивляется выветриванию, обладает кислотостойкостью и электроизоляционными свойствами; биотит – непрозрачная слюда черного или бурого цвета, раз- лагающаяся в концентрированной серной кислоте, в то время как мусковит. Каолинит входит в состав осадочных горных пород (глин, известня-
ков, песчаников и др.). Отдельные пластинки и чешуйки его бесцветны, а сплошные массы могут иметь белый, желтоватый, бурый или зеленоватый цвет. Плотность 2,5...2,6 г/см3, твердость 1. Является ценным сырьем для производства фарфора и фаянса, а также огнеупорных материалов и изде- лий.
Группа железисто-магнезиальных силикатов представлена мине- ралами темной окраски (темноокрашенные минералы), обладающими вы- сокой прочностью, значительной вязкостью (повышенной сопротивляемо- стью удару), плотностью 3,0...3,6 г/см3, твердостью 5,5...5,7 и входящими преимущественно в состав изверженных горных пород.
Наиболее распространенные породообразующие минералы желези- сто-магнезиальной группы – пироксены (авгиты), роговая обманка и оли- вин.
Группа карбонатов и сульфатов включает минералы, наиболее часто встречающиеся в осадочных породах. Важнейшие из них – кальцит, магнезит, доломит, гипс и ангидрит. Кальцит или кристаллический из- вестковый шпат СаСО3 – один из самых распространенных минералов земной коры, бесцветных или окрашенных примесями в различные цвета: розовый, желтый, темно-серый и черный.
Свойства:
· легко раскалывается по плоскостям спайности по трем направ- лениям;
· хорошо распознается по вскипанию при действии на него рас- твора соляной кислоты;
· встречается как в форме кристаллов и зерен, так и в виде моно- литной массы;
· плотность 2,6...2,8 г/см3, твердость 3;
· кристаллы кальцита обладают декоративностью;
· кальцит хорошо цементирует зерна песка, присутствие его в осадочных горных породах делает их ценным сырьем для производства минеральных вяжущих веществ.
174
Магнезит (МgСО3), как и кальцит, относится к карбонатным мине- ралам. Он тверже и тяжелее кальцита. Плотность 2,9...3,1 г/см3, твердость 3,5...4,5. В кислотах растворяется лишь при нагревании. В природе встре- чается реже, чем кальцит. Цвет его может быть от снежно-белого до белого с розовым или желтоватым оттенком. Применение магнезита основано на высокой огнеупорности и вяжущих свойствах оксида магния.
Доломит (CaCO3·MgCO3) – минерал, встречающийся в природе в ви- де двойной соли. Цвет доломита серовато-белый, иногда с желтоватым, зе- леноватым или буровато-красным оттенком. Плотность 2,9 г/см3, твер- дость 3,5...4. Более твердый, прочный, менее растворимый в воде по срав- нению с кальцитом. Доломит слагает породу того же названия. Применя- ется в качестве сырья для производства магнезиальных вяжущих веществ.
Гипс (CaSO4·2H2O) – типичный минерал осадочных пород, имеющий пластинчатое, волокнистое или зернистое строение. Гипс имеет белый цвет, иногда бывает прозрачен или окрашен примесями в различные цвета: се- рый, красный и др. Плотность 2,3 г/см3, твердость 1,5...2, обладает легкой растворимостью в воде. Применяют в производстве гипсовых вяжущих.
В основу классификации горных пород положено их происхождение (генетическая классификация), условия образования. В соответствии с этим горные породы подразделяют на три большие группы (по Ю. М. Ле- винсон-Лессингу):
· магматические (изверженные);
· осадочные;
· метаморфические или видоизмененные.
7.3. Изверженные горные породы
Изверженные (магматические) горные породы образуются из расплавленной, огненно-жидкой магмы, излившейся из глубины земли в результате извержения вулкана и затвердевшей. Различные условия охла- ждения магмы привели к образованию изверженных пород с особым строением и свойствами.
Магматические, или изверженные (первичные), горные породы об- разовались из расплава магмы. В зависимости от условия охлаждения маг- мы различают:
· глубинные породы
· излившиеся породы.
Глубинные породы образуются на глубине земной коры при мед- ленном остывании магмы и под большим давлением верхних слоев, в ре- зультате чего породы имеют зернисто-кристаллическое строение. К глу- бинным породам относятся граниты, сиениты, габбро, лабрадориты, отли- чающиеся высокой прочностью на сжатие, морозостойкостью, большой
175
теплопроводностью, низким водопоглощением, износостойкостью, хоро- шей полируемостью и декоративностью.
Гранит – горная порода, образованная в результате остывания маг- мы на большой глубине, в условиях высокой температуры и имеющая зер- нокристаллическую структуру. По внешнему виду его легко можно отли- чить от других: он состоит из достаточно крупных кристаллов, зёрен квар- ца, полевого шпата и слюды, окрашенных в красочный спектр цветов – се- рые, белые, желтоватые, красные, зеленоватые. Эта самая распространён- ная горная порода залегает в земной коре в виде обширных монолитных масс круглой и вытянутой формы размерами до сотен километров или в виде отдельных глыб разных размеров.
В минералогический состав гранита входят полевой шпат (ортоклаз)
– 50...70%, кварц – 20...40 и слюда – 5...15%. Цвет гранита обычно серый, голубовато-серый, темно-красный, черный из-за высокого содержания ор- токлаза.
Свойства:
· высокая прочность при сжатии – 100...300 МПа;
· плотность в среднем 2600 кг/м3;
· пористость невысокая 0,5...1,5%;
· огнестойкость ограничена, так как при высоких температурах входящие в него кварц и слюда увеличиваются в объеме, вызывая растрес- кивание камня;
· низкое водопоглощение - 0,9%;
· морозостойкость - F200;
· хорошо обрабатываются, шлифуются и полируются;
· стойкость против выветривания.
Гранит – один из самых долговечных строительных материалов, тре- бующих минимальный уход для поддержания блеска, свежести и чистоты.
Применение – благодаря вышеуказанным строительным свойствам гранит применяют для облицовки зданий, при строительстве гидротехни- ческих сооружений и сооружений памятников; из него изготовляют обли- цовочные плиты, лестничные ступени, полы, бортовые камни и другие из- делия, а также щебень для высокопрочного бетона. С одинаковым успехом используется в создании малых архитектурных форм, устройстве колоннад, навесов и напольных покрытий.
Сиенит – горная порода, которая в отличие от гранита не содержит в минералогическом составе кварца. В минералогический состав сиенита входят: полевой шпат (ортоклаз), некоторые плагиоклазы, биотит и темно- окрашенные минералы (роговая обманка).
Свойства:
· по внешнему виду схож с гранитом;
176
· в отличие от гранита у сиенита менее отчетливо выражена зер- нистость структуры и окраска его более темная. Цвет сиенита – белый, светло-серый, розовый и красный;
· по прочности сиенит близок к граниту (предел прочности при сжатии 120...150 МПа);
· в отличие от гранита менее стоек против выветривания;
· плотность 2600...2800 кг/м3;
· сиениты мягче гранитов, лучше поддаются полировке, облада- ют большей вязкостью.
Применение – для облицовки зданий, а также в качестве щебня для бетонов.
Диорит – зернистая массивная порода, 70% которой составляют по- левые шпаты (плагиоклазы), 30% - роговая обманка, биотит, иногда кварц.
Свойства:
· цвет серо- или темно-зеленоватых тонов (в зависимости от ми- нералогического состава);
· плотность 2700...2900 кг/м3;
· предел прочности при сжатии 150...300 МПа;
· высокая вязкость;
· хорошая полируемость;
· стойкость к выветриванию;
· хорошая сопротивляемость удару и истиранию. Применение – для дорожных покрытий и облицовки.
Габбро – равномерно-зернистая горная порода, состоящая из полево- го шпата (до 50%) и темноокрашенных минералов (авгита и оливина).
Свойства:
· цвет в основном темно-серый, черный или темно-зеленый с раз- личными оттенками;
· плотность 2900...3300 кг/м3;
· высокая вязкость;
· трудность обработки;
· хорошая полируемость.
Применение – для покрытия дорог, облицовки фасадов и приготов- ления щебня.
Излившиеся магматические породы образуются при быстром ос- тывании магмы в приповерхностных слоях и на поверхности земной коры и состоят из отдельных кристаллов, вкрапленных в скрытокристалличе- скую или аморфную массу. К ним относятся порфиры, диабазы, базальты, андезиты. В результате быстрого остывания насыщенной газами магмы, выбрасываемой в процессе вулканической деятельности, образуются поро- ды, имеющие пористое аморфное (стекловидное) строение - рыхлые (вул-
177
канические пеплы, пески) и сцементированные (вулканические туфы, трассы).
Порфиры – горные породы, образующиеся при быстром затвер- девании магмы на небольшой глубине или на поверхности Земли. Разли- чают:
· кварцевый порфир (аналог гранита);
· бескварцевый порфир (аналог сиенита);
· порфирит (аналог диорита). Свойства:
· строительные свойства порфиров близки к свойствам глубин- ных пород;
· из-за неоднородности структуры менее стойки к выветриванию, чем гранитные породы;
· цвет порфиров от красно-бурого до серого с разнообразными оттенками;
· обладает декоративными качествами;
· плотность 2400...2800 кг/м3;
· предел прочности при сжатии 130...180 МПа.
Применение - в дорожном строительстве, для изготовления облицо- вочных плит.
Диабаз – горная порода с зернами различной крупности темно- серого или зеленовато-черного цвета, состоящая из полевого шпата (пла- гиоклаза), авгита, примесей кварца и роговой обманки.
Свойства:
· плотность 2800...3000 кг/м3;
· предел прочности при сжатии 200...300 МПа;
· вязкий;
· морозостойкий;
· относительно легко поддается колке и полировке;
· обладает сравнительно малой истираемостью.
Применение – для дорожных покрытий (брусчатка), бордюрных плит и штучных камней, а также как щебень для бетонов.
Базальт – самая распространенная излившаяся (вулканическая ла- вовая) горная порода. По химическому составу является, как и диабаз, ана- логом габбро. Состоит он из полевого шпата (плагиоклаза) и железисто- магнезиальных минералов (авгита).
Свойства:
· скрытокристаллическая или стекловатая структур;
· цвет от темно-серого до черного;
· плотность 3300 кг/м3;
· предел прочности при сжатии 100...500 МПа;
· твердость по Моосу 7...8;
178
· атмосферостойки;
· трудно поддаются обработке;
· хорошо полируются.
Применение – в дорожных покрытиях, в качестве щебня для тяжелых бетонов, для производства каменного литья. Плавленый базальт благодаря очень высокой прочности (до 800 МПа) применяют для изготовления ки- слотоупорной химической аппаратуры, труб, облицовочных материалов. В современном строительстве благодаря специальной технологии получают базальтовое волокно для производства теплоизоляционного материала – каменной ваты и изделий из нее.
Обломочные магматические породы подразделяют на:
· рыхлые (вулканический пепел, пемза);
· сцементированные (вулканический туф).
Вулканический пепел – порошкообразные частицы вулканической лавы, от серого до черного цвета, состоящие в основном из аморфного кремнезема и образующиеся благодаря вулканической деятельности. Час- тицы крупностью до 5 мм называют вулканическим песком.
Применение - вулканический пепел и песок применяют для получе- ния легких растворов и бетонов, а также в качестве активной добавки к цементам.
Пемза – пористая порода (до 80% объема занимают поры) светло- серого цвета, похожая на застывшую пену и состоящая в основном из аморфного кремнезема SiO2 (до 70%) и глинозема А12О3(15%).
Свойства:
· плотность 300...600 кг/м3;
· предел прочности при сжатии 2...4 МПа;
· твердость по Моосу 6;
· водопоглощение пемзы значительно ниже ее пористости из-за наличия крупных и замкнутых пор;
· высокая морозостойкость;
· негигроскопична;
· низкая теплопроводность – 0,14...0,23 Вт/(м·К).
Применение – для приготовления легких бетонов, в качестве тепло- изоляционного материала, а также как абразивный материал (для зачистки шпаклеванных поверхностей под масляную окраску) и гидравлическая до- бавка к извести и цементам.
Вулканические туфы – сцементированные обломочные породы, со- стоящие из вулканического пепла. В результате быстрого охлаждения ту- фы имеют стекловидное строение. Имеют разнообразную окраску: розо- вую, оранжевую, красную, коричневую и др.
Свойства:
· плотность туфа в куске 1250...1350 кг/м3;
179
· пористость 40...70%;
· предел прочности при сжатии 8...20 МПа;
· теплопроводность 0,21...0,33 Вт/(м·К);
· низкая плотность и теплопроводность;
· высокая пористость;
· достаточные прочность и долговечность;
· хорошая обрабатываемость;
· высокие декоративные качества.
Применение – для облицовки стен зданий; фракционированные от- ходы добычи и обработки туфов - в качестве пористого заполнителя лег- ких бетонов; тонкоизмельченные туфы, как и вулканический пепел, ис- пользуют в качестве гидравлических добавок к минеральным вяжущим.
7.4. Осадочные горные породы
Осадочные (пластовые) породы являются продуктом выветривания изверженных горных пород при воздействии воды, ветра, движения ледни- ков, температурных изменений. По способу образования и составу осадоч- ные горные породы делят на:
· об
