Природные каменные материалы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ГРОЗНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АКАДЕМИКА

 М.Д. МИЛЛИОНЩИКОВА

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

 

По дисциплине: «Строительные материалы»

 

 

 

 

На тему:

 

 

«Природные каменные материалы»

 

 

 

Выполнил: студент ГГНТУ  группы ТГВ-13 Кибишев Б.А.

Проверил: Преподаватель дисциплины «Строительные материалы»  Исмаилова З.Х.

 

 

Грозный 2014

 

Содержание

 

 

Введение…………………………………………………………………………3

1.Общие сведения……………………………………………………………….4

2. Горные породы и породообразующие  минералы…………………………..5

3. Важнейшие изверженные породы…………………………………………...8

4. Важнейшие осадочные  породы…………………………………………….11

5. Важнейшие метаморфические породы………………………………….….17

6. Материалы и изделия из природного  камня………………………….……18

7. Добыча и обработка каменных материалов…………………………….….19

Заключение…………………………………………………………....20

Список  использованной литературы………………………….……………...22

 

 

 

 

                                                       Введение  
 
 Природный камень как строительный материал известен с глубокой древности. Он служил основным строительным материалом еще первобытному человеку. Высокая механическая прочность и долговечность позволяли использовать его в качестве стенового материала в строительстве различных сооружений, а красивая окраска и богатая текстура обусловили его применение для архитектурного оформления уникальных сооружений, храмов, дворцов. Украшением старорусских городов (Москвы, Киева, Суздаля, Владимира и др. ) до сих пор являются белокаменные соборы, воздвигнутые древними мастерами. Все древние постройки: храмы, дворцы, крепости, мосты, акведуки, ритуальные сооружения возводились из природного камня и поражают современного человека, как удивительные «Чудеса Света». Во многих странах: Египте, Мексике, Греции, Италии, Китае, Камбодже, Индии сохранилось большое количество выдающихся памятников каменного зодчества, являющихся архитектурно-строительной составляющей древнейших цивилизаций. 
 Роль природного камня в современном строительстве претерпела значительные изменения. В наше время плотные природные каменные материалы уже не используются для возведения стен, арок, куполов, колонн и других несущих конструкции, т. к. они трудоемки, обладают большой массой и высокой теплопроводностью. Но из-за положительных эксплуатационных и эстетических качеств продолжают широко применяться для облицовочных работ, природные каменные материалы нашли широкое применение для облицовки и архитектурной отделки зданий и сооружений устройства полов и пр. Пористые природные материалы применяются в конструкциях стен жилых и общественных зданий в виде стеновых камней и блоков. Отходы горнодобывающей и камнеобрабатывающем промышленности используются в качестве заполнителя для бетонов, изготовления других искусственных каменных изделий на минеральном и органическом вяжущем.

 

1. Общие сведения

 

Природные каменные материалы – материалы, получаемые механической обработкой или без специальной обработки горных пород.

Горные породы – значительные по объему скопления различных минералов в земной коре, образовавшиеся под влиянием одинаковых условий.

Минерал – природное тело, одинаковое по химическому составу, строению и химическом свойствам, образующееся в результате физико-химических процессов, происходящих в земной коре.

Свойства минералов оцениваются, в основном, по показателям:

-твердость;

-прочность;

-плотность;

-химический состав;

-оптические свойства;

-тепловые свойства;

-электрические свойства;

-магнитные свойства.

Механическая обработка:

-раскалывание;

-распиливание;

-дробление.

Таким способом получают:

-облицовочные плиты;

-камни и блоки для кладки стен;

-бутовый камень, щебень.

 

 

 

 

Широко используются в современном строительстве:

-прямое использование – облицовка зданий и инженерных сооружений; возведение стен зданий; устройство лестниц и настилка полов; заполнители для бетонов и растворов; в дорожном и гидротехническом строительстве;

-в промышленности строительных материалов для получения других материалов: керамики, вяжущих веществ, стекла и др. При таком использовании изменяются строение, состав и свойства исходных горных пород.

 

2. Горные породы и  породообразующие минералы

 

Изучение свойств природных каменных материалов основывается на классификации горных пород, учитывающей их происхождение (генезис).

По генетической классификации, горные породы делятся на три основные группы:

-изверженные или магматические (первичные);

-осадочные (вторичные);

-метаморфические (видоизмененные). См. табл. 1.1.

 

Табл. 1.1.

Генетическая классификация горных пород

Магматические породы (первичные)	Массивные: глубинные: граниты, сиениты, диориты, габбро; излившиеся: порфиры, андезиты, трахиты, диабазы, базальты Излившиеся пористые: рыхлые: вулканические пеплы, пемзы и др.; цементированные: вулканические туфы, трассы, туфовая лава.
Осадочные породы (вторичные)	Механические отложения: рыхлые: пески, гравий, глины, природный щебень цементированные: песчаники, конгломераты, брекчии. Химические осадки: некоторые виды известняков, известняковые туфы, магнезиты, доломиты, гипс, ангидрит. Органогенные отложения: мел, большинство известняков, трепелы, диатомиты, опоки.
Метаморфические (видоизмененные) породы	Измененные изверженные породы: гнейсы (из гранитов). Измененные осадочные породы: глинистые сланцы (из глин), мраморы (из известняков), кварциты (из песчаников).

 

 

Породообразующие минералы – те, из которых главным образом состоят горные породы.

В природе найдено и изучено более 2000 минералов, но лишь 50 из них являются породообразующими.

Краткая характеристика основных породообразующих минералов.

Минералы группы кремнезема - ряд минералов, представляющих собой модификацию двуокиси кремния:

-кварц;

-опал;

-халцедон.

Полевые шпаты (алюмосиликаты натрия, калия, кальция) – наиболее распространенные в природе минералы по массе горных пород:

-граниты;

-диориты;

-габбро;

-андезиты;

-сиениты.

Железисто-магнезиальные силикаты:

-габбро;

-базальты;

-диабазы.

Слюда – группа минералов, представляющие алюмосиликаты слоистой структуры и обладающие совершенной спайностью в одной плоскости.

Асбест – группа минералов, представляющие водные силикаты магния и железа, образуют агрегаты, сложенные тончайшими гибкими волокнами, которые легко расщепляются на составляющие их волокна.

Глинистые минералы – группа водных силикатов алюминия - составляют основную массу глин, самый распространенный из которых каолинит . Белые каолинитовые глины используют при производстве тонкой керамики  - фарфор, фаянс.

Кальцит (известковый шпат ) – один из наиболее распространенных минералов в земной коре. Кальцит основной породообразующий минерал таких пород, как мел, известняк, известковый туф, входит в состав мрамора.

Магнезит - близок по свойствам к кальциту, но встречается значительно реже.

Доломит - по свойствам близок к кальциту, но встречается значительно реже.

Гипс - мягкий минерал, кристаллизуется в виде зернистых (алебастр) и волокнистых масс (селенит).

Ангидрит - безводная разновидность гипса.

 

 

 

3. Важнейшие изверженные породы

 

Глубинные породы.

Граниты – наиболее распространенные из всех магматических пород на земле. Глубинная горная порода. Имеет ярко выраженное зернокристаллическое строение (рис. 1.).

 

 

 

 

 

а.       б.

 

Рис. 1. а. - зерно-кристаллическое строение гранита (К – кварц; О – ортоклаз; С – слюда; б – применение гранита

 

Строительные свойства гранита: , , , морозостойкость > 200 циклов.

Габбро – глубинная горная порода, структура кристаллическая, крупнозернистая (рис. 2.), , .

 

 

 

 

а.       б.

 

Рис. 2. а. – габбро, структура кристаллическая, крупнозернистая; б – применение габбро

Диориты - , . Повышенная ударная вязкость, устойчивость к выветриванию, хорошо полируется (рис. 3.).

 

 

 

 

 

 

 

 

а.        б.

 

Рис. 3. а- диориты; б – Алупкинский (Воронцовский) дворец.

 

Порфиры – свойства порфиров близки к свойствам аналогичных им глубинных пород (например, кварцевый порфир), однако вследствие скрытокристаллического или стекловатого строения основной массы и наличия вкрапленников стойкость их против выветривания ниже глубинных (рис. 4.).

 

 

 

 

а.       б.

 

Рис. 4. а - порфировая структура (м.з. – масса мелких зерен; В – «вкрапленники»; б-б применение порфира

Диабазы (аналоги габбро) – плотные кристаллические породы с зернами различной крупности (рис. 4.5.). , обладают большой ударной вязкостью и малой истираемостью.

 

 

б

а.                                                                           б.

Рис. 5. а – структура диабаза; б – применение диабаза

 

Базальты (аналоги габбро) – самые распространенные излившиеся породы (рис. 6.). В зависимости от условий, при которых происходило остывание магмы, структура базальта может быть стекловатой или скрытокристаллической, , . Однако, при наличии трещин и пор значительно понижается, доходя до . Базальты очень твердые и хрупкие, что затрудняет их обработку.

 

 

 

 

 

а.     б.    в.

 

Рис. 6. а – месторождение базальта; б – камень из базальта; в – утеплитель на основе базальта

 

Излившиеся пористые породы: вулканические пеплы и пески - порошкообразные частицы вулканической лавы, выброшенные в раздробленном состоянии. При размере частицы - вулканический пепел, - вулканический песок (рис. 7.).

 

 

 

 

 

а.            б.

 

Рис. 7. а. – вулканический пепел; б – вулканический песок

 

Пемза – легкая пористая (до 80 %) порода, благодаря наличию крупных и мелких замкнутых пор не гигроскопична и морозостойка (рис. 8.). Обладает низкой теплопроводностью , малой насыпной плотностью , .

 

 

а.       б.

Рис. 8. а - пемза; б – пористая структура пемзы

 

4. Важнейшие осадочные породы

 

В составе литосферы на долю осадочных пород приходится ≈ 5 %, занимают ≈ 70 % площади земной поверхности.

В зависимости от условий образования осадочные породы подразделяются на три группы:

-механические отложения;

-химические осадки;

-органогенные отложения.

Механические отложения образовались в результате разрушения других пород под воздействием процесса выветривания. Наиболее характерные из них следующие:

Песчаники – состоят из зерен кварцевого песка, сцементированные природным цементом (карбонатом кальция, водным кремнеземом, глинистыми минералами) (рис. 9.). В зависимости от цементирующего вещества песчаники бывают: известняковыми, кремнистыми, глинистыми. . Наиболее прочные и износостойкие кремнистые песчаники.

 

 

 

 

а.       б.

 

Рис. 9. а – кремнистый песчаник; б – отделочные материалы из песчаника

 

Конгломераты – сцементированные округлые, гладкие зерна графия; брекчии – сцементированные природным цементом остроугольные зерна природного щебня (рис. 10.).

 

 

 

 

а.     б.     в.

 

Рис. 10. а – конгломераты; б – брекчии; в – применение конгломератов и брекчии

 

Химические осадки образовались в результате выпадения в осадок веществ, перешедших в состав водных растворов в процессе разрушения горных пород (гипс, ангидрид, магнезит, доломит, известковые туфы).

Гипс – горная порода белого цвета. , (рис. 11.).

 

 

 

 

а.        б.

Рис. 11. а- природный гипс; б – изделия из гипса

 

Ангидрит - безводный гипс (рис. 12).

 

 

 

 

 

а.       б.

Рис. 12. а – природный ангидрит; б – применение ангидрита

 

Известковые туфы – образовались в результате осаждения из источников подземных углекислых вод. Обладают малой прочностью и хорошо поддаются распиловке (кроме травертина – плотное мелкозернистое строение с ) (рис. 13).

 

 

 

 

а.    б.     в.

 

Рис. 13. а – известковый туф; б – применение; в – разработки травертина в карьере

 

Магнезит – кристаллическая порода, состоящая, в основном, из магнезита (рис. 14).