Тема 2. Природные каменные материалы.

16. Минералы. Определение, основные свойства.

Минера́л— однор по химич сост и физич св-вам прир тело. явл составной частью горн п (породообраз минералы), руд,

Твёрдость. Опр по шкале Мооса. самым твёрдый алмаз (10, с тв 1600), мягкий тальк (1, с тв 1). Тв не всегда одинакова со всех сторон, в одних напр-х кристалли решётка м б упакована плотнее, чем в др. Спайность — раскалываться по опред кристаллографическим направлениям.весьма совершен, соверш, ср, несоверш, весьма несовершен Излом — специфика поверхности минерала на свежем не спайном сколе.ровн, неровн, ступенчат, раковист, землист, зернист, занозистый, крючковатый Побежалость — тонкая цв или разноцв плёнка, кот образ на выветрелой поверхности за счёт окисления. Плотность — масса единицы объема вещ-ва, г/см3. отношение плотности минер к плотности воды. высокая-самородные металлы и интерметаллиды. Блеск — световой эффект, вызываемый отражением части светового потока, падающего на минерал. Зависит от отражательной способности минерала.металлич, полуметал (алмазн, восковой, стеклян, жирный, перламутров, матов, шелковист), неметалл, Цвет — признак, характериз одни мин-лы (зелён малахит, син лазурит, красн киноварь), и обманчив у др мин-лов, окраска кот-ых может варьировать в завис-ти от наличия примесей либо специфических дефектов в кристаллич структуре (флюориты, кварцы, турмалины).бесцветные, окрашенные Магнитность зависит от содержания 2валентного железа, обнаруживается при помощи магнита.

Форма: игольчатые, волокнистые (асбест), плоские, листовые, чешуйчатые (графит, слюда), агрегатные скопления (друзды, розы)

17. Горные породы. Определение. Генетическая классификация горных пород.

Го́рн п- прир образов, занимающее значит объем в земн коре, сост из одного или неск минералов

Горные породы представляют собой скопления одного или нескольких минералов. Минералом называют тело, однородное по химическому составу и физическим свойствам, возникшее в результате физико-химических процессов, протекающих в земной коре. Группы минералов:

1.кремнезем (кварц, опал, халцедон).

2.железомагнезиальные (пироксены, амфиболы, роговая обманка).

3. карбонаты (кальцит, доломит, магнезит).

4. сульфатов (гипс, ангидрит).

5.Группа глинистых минералов (каолинит, гидрослюды, монтмориллонит).

6.Группа алюмосиликатов (слюда, полевые шпаты).

Группы горных пород по происхождению Изверженные, или магматические

1. Массивные: а) глубинные — гранит, сиенит, диорит, габбро:

б) излившиеся — порфиры, базальт, диабаз, трахит, андезит

2. Обломочные: а) рыхлые — вулканический пепел, вулканический песок, пемзы;

б) цементированные —вулканические туфы, трассы.

Осадочные (седиментарные)

1.Химические: известняк, доломит, магнезит, гипс, ангидрит

2. Обломочные: а) рыхлые — гравий, природный щебень, песок, глина;

б) цементированные -песчаник, конгломерат, брекчия

3.Органогенные: плотный известняк, известняк-ракушечник, диатомит, трепел

Видоизмененные, или метаморфические

1.Изверженные (гнейс)

2.Осадочные (сланцы, мрамор, кварцит).

Свойства горных пород зависят от степени кристаллизации, размеров зерен, взаимного расположения составных частей породы, от плотности породы, которые определяются условиями образования.

18. Минералы изверженных горных пород и их влияние на свойства пород.

по происхождению делятся на глубинные, плотные излившиеся и пористые излившиеся.

Глубинные породыобраз в глубине земной коры при медленном равномерном охлаждении магмы и высок давлении, которые оказывали вышележащие слои земли. Эти условия способствовали образ в данной породе мин-ов зернисто-кристаллич строен. относятся гранит, сиенит, габбро, диорит и др.

излившиеся породы обладают порфировой структурой, отличающейся тем, что в аморфную массу включены кристаллич соед — вкрапленники, образовавшиеся в глубинных слоях. Излившиеся:древние(кварц порфир, ортоклазовый порфир, порфирит,, Диабаз), новые (липарит, трахит, андезит, базальт), вулканич (плотные-вулканич стекло, обсидиан, перлит; пористые- рыхлые(вулканич пепел, песок, пемза), сцементирован( вулканич туф, туфовая лава)

Пористые излившиеся породы образ при вулканич извержениях на поверхность земли частиц раздробленной магмы, кот-ая при быстром охлаждении приобр пористое стекловатое строение. Осн породообраз мин-лы извержен горн пород- кварц, полевые шпаты, Лабрадор, ортоклаз, слюды, темноокраш минералы, роговая обманка, оливин, амфиболы, пироксены. охлаждение магмы

19. Основные виды изверженных горных пород. Свойства. Применение.

Образ из расплавленной магмы. В зависимости от условий охлаждения (отвердевания) магмы различ 2 вида магматических пород: глубинные (интрузивные) и излившиеся (эффузивные).

Глубинные горн п: зернисто — кристаллич структура. объясняется усл-ми образ пород: медленное охлаждение магмы на большой глубине. тверд, хорошо поддаются шлифовке, полировке, облад высок декоративностью. гранит, сиенит, диорит, габбро.

высок прочность на сжатие, высок плотность, низк пористость, низк водопоглощ, высок морозо-сть, низк истир-сть, высок теплопр-сть , высокая стойкость к выветриванию

Применение:для гидротехнических сооружений, получения щебня, облицовочных плит, в дорожном строительстве

Излившиеся горн побраз при остывании магмы вблизи и на пов-сти земн коры. Некот часть магмы, излившаяся на пов-сть, уже содерж кристаллы отдельных минералов. Поэтому эти породы сост из отдельных сформировавшихся кристаллов, вкрапленных в осн скрытокристаллич массу. строение порфировое. кварцевые и бескварцевые порфиры, трахиты, андезиты, диабазы, базальты др

Излившиеся пористые п образ при быстром охлаждении расплавл магмы, выбрасываемой при извержении вулканов. характерно пористое аморфное (стекловидное) строение. пемза, рыхлые (вулканические пеплы, пески) и сцементированные (вулканические туфы, трассы) породы.

Прим: для внеш облицовки сооруж и набережных, для изгот лестничн ступеней, тротуарных плит, в кач-ве щебня для бетонов

20. Основные виды осадочных горных пород. Свойства. Применение.

Образ в рез-те разрушения или выветривания магматич пород, химич или биологич переработки прир минер сырья. Обычно они залегают пластами или слоями. Подразделяются на:

Механич осадки (обломочные породы). Классифицируются не по химич и минералогич составу, а по размеру и форме обломков. Поэтому породы одного названия могут иметь различ химич и минералогич сост. делятся на несцементированные (рыхлые) и сцементированные. В сцементированых горн п цементом явл масса тонко-зернистого или аморфного мат-ла, скрепляющего отдельные крупн зерна. Есть 2 вида цемента: образовавшийся одновременно с породой. возникший после образов осадка в рез-те осаждения солей. Например: щебень, гравий, песок, глина, брекчия, конгломерат, песчаники

Исп для получ штучного и бутового камня для фундаментов, стен неотапливаемых зданий, плит для покрытия полов, щебня для бетонов.

Химич осадки образ в рез-те осаждения из концентрированных водных солевых раствором (в открытых водоемах или местах выхода на поверхность минерализованных вод). Например: известковый туф, травертин, магнезит, доломит, гипс.

низки ср тв, небольш стойкость к выветриванию, для некот низк водостойкость, цвет в основном светлый, Строение кристаллич, плотное некристаллическое, пористое.

Применение: для кладки стен, облицовочные плиты. Гипс — малая пластика, для получ вяжущ вещ-в, магнезит- изготовление огнеупорных изделий, магнезиальных вяжущих веществ.

Органогенные осадки делятся на зоогенные отложения, т. е. образ из скелетных остатков различ животных организмов и фитогенные отложения, т. е. стеблей растений населявших моря. Например: известняк плотный, известняк ракушечник, мел, кремнеземистые породы: датомит, трепел.

Строение — некристаллическая, пористая, землистая

Применение: стеновые, облицовочный изделия, подоконные плиты, сырье для производства вяжущих веществ

Отлагаясь на поверх-сти земн коры, осадочн породы образслои. Слоистая текстура явл характерной особен-тью осадочных пород.

Применение: для произв-ва щебня, облицов плит и арх деталей, произв-ва извести и ц.

21. Метаморфические горные породы. Особенности происхождения. Свойства. Применение.

Метаморфич горн п - породы, образов в толще земной коры в рез-те изменения осадочных и магматических горных пород. Благодаря движениям земной коры, осадочн горн п и магматич горн п подвергаются воздействию высок Т, больш давления и различн газовых и водных растворов, при этом они начинают изменяться. Пример: гнейс — продукт видоизменения плотных известняков, кварцит — продукт видоизменения кремнистых песчаников, глинистый сланец — продукт видоизменения глин

Применение: облицовочные плиты, камень для кладки фундаментов, мощение площадей,

Св-ва:высокая плотность, малое водопоглощение, высокая морозостойкость, прочность при сжатии.

22. Способы добычи и обработки природного камня.

Добыча прир камня осуществл в коренных (граниты, песчаники, известняки) или рыхлых (гравий, пески, глины) месторождениях,

классификация горных пород:

Тв-породы, в состав кот-ых входят мат-лы с тв 6-7(кварцит, гранит)

Ср-тв не выше 5 (мрамор, плотные известняки, доломиты, туф)

Мягк— твердость 2-3 (гипс, известняк-ракушечник, ангидрит)

Способы добычи природного камня:

буровзрывный— совокупность работ по бурению шпуров в забое с последующим взрыванием в них зарядов с целью отбойки пород от массива. Подходит для твердых пород.

Буроклиновый закл в том, что отделяемый объем камня обуривается по контуру пневматич перфоратами, и в полученные шпуры вводят гидравлич или механич клинья, раскалывающие породу по требуемой плоскости. слоистых и трещиноватых пород.

Камнерезные машины, снабженные твердосплавными дисковыми пилами, прим для мягк пород. Вырезка блоков произв ниточным методом. по рельсовому пути, проложенному в карьере, движкамнерезные машины, производящие горизонтал и вертикальн пропилы, отделяющ камень от осн массива породы.

Способы обработки:

«скала», рифленую, бороздчатую, точеную, бугристую.

Шлифованная- равномерно-шероховатая со следами обработки, с неровностями рельефа высотой до 0,5 мм. поверхность образ при обраб-е камен заготовок шлифовальными кругами. прим для светлых пород природного камня с невыраженным рисунком.

Полированная — без следов предыдущей операции обработки с зеркальным блеском, четким отражением предметов. В процессе полирования исп инструменты с порошковым напылением,затем применяются войлочные и матерчатые круги.

Лощенная - выполн путем обработки шлифованной поверхности камня мелкозернистым доводочным (лощильным) инстр-ом. Характериз гладкой матовой поверх-тью темных тонов без следов обработки с выявлением цвета, рисунка и структуры камня.

Пиленная -неравномерно-шероховатая с неровностями рельефа высотой до 2 мм; обработ ультразвуком с выявленным цветом и рисунком. В кач-ве инстр-та прим станки с прямолин движением пильной рамы, канатные, ленточные и дисковые пилы. Гранит – полировка, бучардирование, термообработка

Мрамор – полировка, антик

Кварцит – «скала»

Оникс – полировка

23. Виды материалов и изделий из природного камня.

Прир камен мат-лы подразделяют на сырьевые и готовые мат-лы и изделия. Это подразделение условное, т к отдельные мат-лы м б полуфабрикатами и фабрикатами. Так, щебень для бетонов выступает как полуфабрикат. Он же, применяемый для балластного слоя железнодорожн пути, явл готовым материалом. Сырьевые материалы: щебень, гравий и песок, прим в кач-ве заполнителей для бетонов и растворов; известняк, мел, гипс, доломит, магнезит, глина, мергели и др горн породы - для изгот строит извести, гипс вяжущ, магнезиальных вяжущ, портландц. Готовые каменные материалы: прим для дорожного строит-ва, стен и фундаментов, облицовки зданий и сооруж. Для дорож строит-ва - булыжный, колотый, брусчатый и бортовые камни, щебень, гравий, песок. Их получ из изверженных и прочных осадочных горных пород.

Для фундаментов и стен - бутовый камень, камни стеновые из горных пород, крупные стеновые блоки. Для облицовки - плиты облицовочные пиленые, архитектурно-строительные изделия, плиты декоративные.

24. Пильные камни. Основные преимущества. Свойства. Области применения.

Пиленный камень - это один из основных видов обработки природных камней. Cвязано это с тем, что распил камня можно произвести практически по любым размерам, что дает широкое поле возможностей. Пиленный камень как правило имеет форму квадрата или прямоугольника с четкими гранями. Такой вид отделочного камня используется в разнообразных облицовочных работах, особенно при облицовке стен домов, при строительстве заборов, мощении приусадебных и садовых дорожек и тротуаров.

25. Облицовочные плиты из природного камня. Выбор вида пород для них. Области применения. Физико- механические свойства.

в Ср века прир камень стали прим при отделке интерьера. исп относит тонкие (толщиной до 10 мм) плиты. Их получ путем распила глыб горн и осадочных пород с последующей шлифовкой и полировкой. имеют все хар-ки, присущдр облицовочн мат-ам, иногда превосходят их. Их хар-ки зависят от тех горн пород, из кот-ых эти плиты получены. Наиб востребованы плиты из гранита и мрамора, ост исп реже (сиенит, лабрадорит габбро). прим:изделия внутр и наруж облицовки обществен, администр зданий, изделия наруж облицовки производств зданий и эл-тов мощения площадей, мемориальных сооруж, наруж лестниц.изгот декоратив плит на основе прир камня, декоратив щебня и песка. Гранит. имеет зернисто-кристаллич структуру и м б мелкозернис и крупнозернистым. Мелкозерн граниты облад большей сопрот-тью механич воздействиям. малопорист, поэтому низкая водопогл-сть, кот-ая обеспечив облицовочн плитам морозост-сть и долговечность. Исп для внутр и наружн облицовки, изгот ступеней, подоконных досок и столешниц. Мрамор. имеет зернисто-кристаллич структуру. Хорошо поддается обработке: относительно легко распиливается, неплохо шлифуется и полируется. Исп для внутр облицовки, подоконных досок, ступеней, ванных ( влагостоек), не прим для кухни. Сиенит. По физич св-вам и цвету близок к граниту. Используется для наружной облицовки зданий. Лабрадорит и габбро. Имеют крупнозернистую структуру; эти материалы достаточно прочны. Исп для наруж облицовки зданий. -Физико-механич св-ва: прочность (МПа – не менее 30), водопоглощение (не более 8%), истираемость (не более 2,2 г/см2), морозостойкость (не менее 50 циклов) ср плотность (не менее 2600 кг/м) предел прочности при сжатии (не менее 120 Мпа)предел прочности при водопоглощенном состоянии (не более 35%)

26. Виды фактурной обработки природного камня. Степень выразительности фактур, их связь с размерами плит.

Полированная – без следов предыдущ обработки с зеркальн блеском, четким отражен предметов (исп инстр-ты с порошковым напылением, прим войлочные и матерчатые круги). отлично открывает рисунок камня и выигрышно подчеркивает его цвет. Шлифованная – равномерно-шероховатая со следами обработки, получ только при шлифовании, с неровностями высотой до 0.5 мм. Пов-сть образ при обработке камен заготовок шлифованным кругами. прим для светл пород прир камня с невыраж рисунком. Плиты исп для устр-ва пола, ступеней, где надо уменьш скольжен Пиленая – неравномерно-шероховатая с неровностями рельефа высотой до 2 мм, обработ ультразвуком – с выявленным цветом и рисунком камня. В кач-ве инстр-та примстанки с прямолинейным движ пильной рамы, канатные, ленточные и дисковые пилы. плиты прим для организации настила садовых дорожек и площадок, облицовки цоколей и верхних ярусов стен. Колотая (фактура «Скала») – имитирует прир раскол породы. После обработки поверхность представляет собой имитацию грубо обраб камня со впадинами и выступами, располож в хаотич порядке и не прошедшими доп обработку. Скалывание осуществл с помощью клиньев по предварительно ослабленной шпурами поверхности. Плиты прим для наруж отделки больших зданий и подчеркивают их монументальность и связь с окруж ландшафтом. Фактура «Антик» (патинирование).получ путем обработки камня спец полимерными щетками c мелким абразивом. В рез-те более мягкие участки поверхности стираются, образуя впадины, а более твердые прожилки выступают над поверхностью. Созд текстура «старого камня», которая выглядит благородно и аристократично. Бучардирование. Обработка поверхности камня с исп инстр-та — бучард. Бучарды представл собой металлич штыри опред толщины, закрепляемые на цилиндрич барабане. Бучарды устанавлив на дисковые шлифовальные машины. В процессе обработки бучарды ударяют по поверхности камня, образуя небольш сколы и вмятины. В рез-те получ поверхность с большим кол-вом хаотически располож точечных впадин глубиной до 5 мм. Браширование –вид обработки камня, в рез-те котго поверхность становится шершавой и приобретает состаренный вид. Термообработка. Под воздействием высокотемпер газовой струи пов-сть камня становится шероховатой, со следами шелушения и хорошо выраженной структурой. высоты – до 5 мм. Лощеная фактура. Гладкая матовая пов-сть без видимых следов обработки абразивным инстр-том, с выраженным рисункм камня. Пескоструйная обраб. исп струя воздуха высок давления с добавл мелк абразива или песка. Пов-сть прир камня имеет равномерн шероховатость. Водоструйная обраб. Обраб струей воды под высоким давлением Расщепленная обраб (скол) –образ при произв-ве кровельного сланца.

27. Природный камень в архитектуре (исторический экскурс).

Наиб древними камен сооруж, дошедшими до наших дней, явл мегалитические культовые сооруж в виде менгиров – искусств сооруж из крупных грубообработанных камней,поставленных вертикально, в виде простейш камен конструкций – дольменов и кромлехов. Мегалитич сооруж создавались из камней естествен формы, кот-ую они получили благодаря слоистости и плитчатости камен породы. Для них чаще всего исп плиты известняка или песчаника. Обработка была очень примитивной. -Культовые сооруж были осн монументальными зданиями всех стран с деспотической формой правления. Культ божества основан на принижении и подавлении человека. Поэтому в сооруж древности масса преобладает над пространством. Архит решение рассчитано в осн на восприятие извне, внутр простр-во, незначительно по сравнению с внешним объемом. Это важный момент в понимании влияния прир камня на архит формы, т к конструктивные св-ва камня позволяют созд из него массивные сооруж, но не позволяют перекрывать значительн внутр простр-ва. Массивн формы характерны для храмов и пирамид Др Египта, пирамид др майя, зиккуратов Вавилона, индийских башнеобразн храмов и ступ. Культовые сооруж должны были нести в себе идею вечности. Камень был тем материалом, который лучше всего помогал выразить в здании идеи величия и вечности. -Егип храмы и гробницы были вечными, должны были подавлять мощью, размерами, массой. В Египте каменоломни имелись по всей протяженности Нильской долины, добывали известняк и песчаник. В районе Нильских порогов добывали более твердые породы: гранит, диорит, базальт, порфир. -В Индии камень был наиб подходящим мат-лом для создания массивн и почти не имеющих внутр простр-ва культовых сооруж: ступ и храмов. Мягкие, легко поддающиеся обработке породы камня, позволяли делать из них любые формы. -В античные времена исп мрамор, способность пропускать свет на глубину, вокруг него создается легкий светящийся ореол, повторяющий контуры. обладает пластическими возможностями. Богине охоты и природы Артемиде жители Эфеса воздвигли храм, украш 125 колоннами из блестящего мрамора. Необходимость перекрытия больших пространств в архитектуре Древнего Рима привела к разработке конструкций из бетона «конкретной системы». Камень в ней в кач-ве заполнителя в бетонообразной массе и облиц, декоратив мат-ла. Эпоха расцвета русского камнеобрабремесла началась в XVIII веке, Петр I строил и украшал Петербург. построены Петропавлов и Кронштадская крепости, здание Адмиралтейства с доками и верфью, соборы, дворцы и гос здания. При строит-ве прим камни из Олонецкой губернии (Карелия) — мрамор, гранит, брекчия, сланцы. Камни добывались в виде цельных колонн, больших блоков.

28. Виды коррозии и способы защиты природного камня от выветривания.

Разрушен каменных матер-ов может происходить под действием воды как растворителя. Горн породы разруш также от воздейств органич кислот. Скорость разруш горн породы зависит от качества и структуры ее, выражающихся в наличии микротрещин, микрослоистости и размокающих и растворимых веществ. Виды: химич, электрохимич, газовая, биологич, радиоактивная, атмосферная, контактная, местная, целевое ржавление. осн факторы коррозии:Отриц Т, Влага (атмосферн и почвенная), Сернистые газы, Углекислые газы, Биогенные разрушители Методы защиты: Флюатирование (пь ри обработке флюатами образ нерастворимые в воде соли, которые закрывают поры в камне и тем самым повышают его водонепроницаемость и атмосферостойкость) Пропитка горячим льняным маслом Нанесение слоя раствора воска в скипидаре, парафина в нефтяном растворителе Обработка водным раствором CaCl2 Пропитка мономером с последующей полимеризацией Гидрофобизация кремнеорганическими жидкостями