2.5 Лесоматериалы и изделия из древесины.

Схема 2.2.4. - Классификация лесоматериалов

…

Обработанные лесоматериалы.

Пиломатериалы получают при продольной распиловке бревен. По форме поперечного сечения различают следующие основные ви­ды пиломатериалов: пластины, четвертины, горбыль, доски, брусья и бруски (рис.).

Изделия из древесины.

Схема 2.2.5. - Изделия из древесины

Погонажные изделия …

…

2.6.Защита древесины от разрушения.

Схема 2.2.6. - Способы защиты древесины от разрушения

Склонность древесины к гниению и возгоранию делает деревянные конструкции недолговечными и ненадежными. Поэтому применяются меры по снижению горючести и повышению биостойкости древесины

...

2.7. Горные породы и их классификация.

…

Каждый минерал обладает комплексом только ему присущих свойств и признаков. К ним относятся:

• химический состав и строе­ние,

• плотность,

• твердость (по шкале Мооса),

• спайность (способность минерала раскалываться по строго определенным плоскостям, напр. Совершенная спайность у кальцита – он практически всегда раскалывается по 3м плоскостям, образуя косые параллелепипеды)

• оптические свойства (блеск, цвет, светопреломление и др.).

По этим признакам идентифицируют минералы.

По химическому составу минералы могут быть:

1. простыми веществами (самородные металлы, сера, графит);

2. оксидами и гидрооксидами (кварц SiO₂, корунд А1₂О₃);

3. солями различных кислот (хлориды - каменная соль; сульфаты - гипс, ангидрит; карбонаты - кальцит, доломит, магнезит) и

наиболее распространенными в природе сложными соединениями - силикатами и алюмосиликатами различных металлов (полевые шпаты, слюды, асбест, каолинит, монтмориллонит, пироксены, амфиболы).

Схема 2.2.7. - Свойства и признаки минералов

Классификация горных пород

Схема 2.2.8. - Классификация горных пород

…

◊Первичные (магматические) породы

Глубинные породы характеризуются кристаллической структурой, отсутствием пор, высокой прочностью, твердостью и морозостойкостью. В полированном виде глубинные породы очень декоративны. К ним относятся: граниты, сиениты, габбро и диориты.

Гранит — зернисто-кристаллическая порода, сло­женная из трех минералов: кварца (20...40 %), полевых шпатов (40.. .70 %) и слюды (5...20 %); иногда слюду заменяет роговая обманка.

Строительные свойства гранитов (в среднем) следующие: плот­ность — 2600...2700 кг/м³; предел прочности при сжатии — 100... 250 МПа, а при растяжении, как и у других каменных материалов, в 20...30 раз ниже; вследствие малой пористости и низкого водопоглощаемости (< 1 %) граниты очень морозостойки (F > 1000); химически стойкость их также высока; граниты — твердые породы (твердость более 6). Цвет гранитов определяется цветом полевого шпата и быва­ет чаще всего серым, розовым и темно-красным. Граниты хорошо по­лируются, приобретая декоративный вид.

Граниты широко применяют для облицовки зданий и инженер­ных сооружений (набережные, мосты и т. п.), устройства полов обще­ственных зданий и монументальной скульптуры.

Сиениты — аналоги гранита, но без кварца (образовались из сред­них магм); свойства и области применения такие же, как у гранита.

Диориты — темно-серая мелкокристаллическая порода, состоя­щая в основном из полевых шпатов (около 75 %) и темноокрашенных минералов. Плотность — 2800...3000 кг/м³. Отличается повышенной ударной вязкостью. Применяют для облицовки и в дорожном строи­тельстве (брусчатка и т. п.).

Габбро — тяжелая крупнокристаллическая порода, образовавшаяся из ос­новной магмы; состоит из полевых шпатов (около 50 %) и темноокра­шенных минералов (авгита, роговой обманки и т. п.). Плотность — 2900...3300 кг/м³; предел прочности при сжатии — 200...350 МПа.

Как и гранит, габбро характеризуется высокой морозостойкостью и стойкостью против выветривания. Цвет — темно-серый, темно-зеленый до черного. Габбро хорошо полируется и имеет красивую текстуру. Одна из разновидностей габбро — лабрадорит — очень декоративна благодаря содержащемуся в ирризирующему полевому шпату (яркие радужные отсветы из глубины кристаллов на темно- сером цвете породы).

Излившиеся плотные породы имеют слабозакристаллизованную стеклообразную структуру. Для ряда излившихся пород характерна порфировая структура (рис.), когда в общей аморфной массе вкраплены кристаллы какого-либо минерала.

Базальт — аналог габбро — самая распространенная излившаяся порода; в зависимости от условий образования имеет стекловатую или скрытнокристаллическую структуру (промежутки между переплетенными кристаллами основного плагиоклаза (лабрадора) заполнены мелкозернистой авгитовой массой. Цвет базальта — темно-серый до черного. По физико-механическим показателям базальт аналогичен габбро, а по прочности даже превосходит его. Базальты очень твердые, но хрупкие породы, что затрудняет их обработку. Хорошо полируются.

Плотные излившиеся породы менее декоративны и менее стойки к выветриванию, чем их глубинные аналоги. Применяют их, главным образом, как щебень для бетона, отсыпки железнодорожных путей, для мощения улиц и т.п. Базальт также используют в качестве сырья для каменного литья и получения высококачественной минеральной ваты. Литой камень базальтин используют для получения отделочных изделий, химической аппаратуры, отличающейся кислотоупорностью, высокой прочностью и долговечностью.

Диабаз (в переводе с французского - дважды базальт) отли­чается высокой твердостью, вязкостью, долговечностью. Вслед­ствие этого является хорошим материалом для устройства до­рожных покрытий. Поскольку температура плавления базальта сравнительно невысока (1200... 1300 °С), его используют в каче­стве сырья для каменного литья. Прочность плавленого диабаза при этом возрастает в 2.. .2,5 раза.

Андезиты – излившиеся аналоги диоритов – породы серого или желтовато-серого цвета, содержат плагиоклазы, роговую обманку, некоторые пироксены и биотит. Структура м.б. неполнокристаллическая ил стекловатая. Плотность 2700-3100кг/м³ , предел прочности при сжатии 140-250 МПа. Применяют для получения кислотостойких облицовочных изделий, в виде щебня для кислотоупорного бетона.

Среди излившихся пород заметное место занимают вулкани­ческие стекла (почти безводный аморфный черный или красно-бурый обсидиан, мелкопористый светло-серый перлит и зелено­ватый или бурый камень пехштёйн), объединенные под общим техническим названием перлиты.

Перлит (в переводе с французского - жемчуг) - это природ­ное вулканическое стекло, обогащенное водой. Содержание хи­мически связанной воды в нем составляет от 1 до 12 %. При нагревании внешние части кусочков стекла размягчаются и вода, выделяющаяся из внутренних частиц, вспучивает внешнее размягченное стекло, создавая внутренние замкнутые поры. При вспучивании перлит увеличивается в объеме в 10... 12 раз и бо­лее. Плотность вспученного перлита составляет 80...600 кг/м³. Он используется в качестве теплоизоляционных засыпок и для изготовления теплоизоляционных изделий.

Излившиеся пористые породы

Вулканические пепел и песок — порошкообразные частицы, имеющие стеклообразное строение, благодаря чему при добавлении извести или цемента, а иногда и самостоятельно они способны к твердению. Используются как активная добавка к вяжущим (впервые были использованы в Древнем Риме — пепел Везувия — для придания извести водостойкости).

Пемза — очень пористая легкая порода в виде кусков размером 5…110мм. Плотность пемзы в куске — 500... 1000 кг/м³. Большая пористость (до 80 %) обусловливает низкую теплопроводность (используется для производства теплоизоляционных засыпок). Прочность при сжатии пемзы не велика — 2..4 МПа, но этого достаточно для получения на базе пемзы легких бетонов (заполнитель). Кроме того, пемза используется в молотом виде как добавка цементам и в качестве абразивного порошка.

Вулканический туф - это пористая порода, состоящая из вулканического пепла, уплотненного и сцементированного (в результате спекания массы, сохранившей высокую температуру, или природной цементации). Степень уплотнения зависит от условий залегания. Он использу­ется как стеновой материал в виде блоков, для облицовки стен зданий - в виде плит и как заполнитель в легких бетонах.

◊ Осадочные (вторичные) породы

…

Осадочные поро­ды служат основаниями и средой для различных сооружений и повсеместно доступны в качестве строительных материалов.

Механические осадочные породы:

Песчаники (сцементированные зерна кварца) применяют для устройства полов промышленных зданий, тротуаров и в качест­ве заполнителя для бетонов (измельчив до щебня), для фундаментов, тротуаров, особо стойкие - для облицовок. Цементация происходит путем посте­пенного осаждения на зернах песка цементирующего вещества из во­ды (как накипь в чайнике)

Конгломераты (сцементированные зерна гравия) и брекчии (сцементированные зерна щебня) имеют плотность от 1500 до 2900 кг/м³, прочность от 5 до 160 МПа и применяются в основном в качестве заполнителя для бетонов.

Не менее распространенной, чем песок, рыхлой осадочной поро­дой является глина, поскольку источником ее образования служат са­мые распространенные минералы изверженных пород — полевые шпаты. Некоторые (каолиновые) глины являются огнеупорными и их широко используют в керамической промышленности в этом качестве. Глины применяют для изготовления кирпича, гру­бой керамики и других изделий. Глины являются также компонентом сырь­евой смеси в производстве цемента. Глины используют как строительный материал при возведении земляных плотин (экраны и пр.).

Органогенные осадочные породы в основном состоят из карбоната кальция СаСО₃ и реже из аморфного кремнезема SiO₂. Главнейшие породы в этой группе — известняки различного вида, используемые человеком для самых разных целей с глубокой древности.

Известняки плотные — широко распространенная на Земле гор­ная порода, состоящая в основном из кальцита СаСО₃; кроме кальци­та они содержат примеси магнезита, глины и кремнезема. Цвет известняков в зависимости от примесей: белый, светло-серый, серо­вато-кремовый или желтоватый.

Плотность известняков — 2000...2600 кг/м³ (высокая), прочность при сжа­тии у них сравнима с прочностью бетона и составляет 10... 100 МПа. Твердость небольшая — З...3,5, что позволяет легко добывать и обра­батывать известняк. Морозостойкость известняков существенно за­висит от пористости, степени цементации, наличия примесей и нуждается в постоянном контроле. Абсолютно не стойки они к воз­действию кислых сред.

Благодаря светлой окраске (белой, светло-серой, желтоватой) известняки применяют для облицовки внутри зданий, из них выпиливают камни для кладки стен.

Мраморовидные известняки — переходные породы от плотных известняков к мраморам. Они имеют большую плотность (до 2700 кг/м³) и прочность (60... 150 МПа), чем обычный известняк.

Известняк-ракушечник — пористая порода, состоящая из раковин панцирей моллюсков, сцементированных известковым цементом Плотность ракушечника — 900...2000 кг/м³, прочность при сжатии — 0,5... 15 МПа. Он имеет низкую теплопроводность и легко поддается распиловке. Используют в виде камней и блоков как местный стеновой материал. Декоративные разновидности ракушечника применяют как облицовочный материал.

Мел — землистая горная порода, состоящая из мельчайших остатков раковин и скелетов морских микроорганизмов, представляет собой почти чистый кальцит СаСО₃. Используют при производстве извести, цемента, стекла и благодаря высокой дисперсности для приготовления красок и шпатлевок.

Диатомиты и трепелы — рыхлые землистые породы белого, серого или желтоватого цвета, в основном состоящие из аморфного кремнезема SiO₂ • nН₂О; по внешнему виду и физическим свойствам похожи на мел. Они образовались из панцирей диатомитовых водорослей с тонкой прочной кремниевой оболочкой с примесью глины и ила. Со временем под давлением вышележащих слоев горных пород диатомиты и трепелы уплотняются и превращаются в плотную, прочную и трудно размокающую воде породу — опоку.

В диатомите и трепеле до 75...95 % активного кремнезема, поэтому их применяют как активную минеральную (гидравлическую) добавку к вяжущим. Их также используют при производстве теплоизоляционных материалов.

Хемогенные осадочные породы образовались, главным образом, при испарении вод, содержащих минеральные соли. Для строителей интерес представляют сульфаты и карбонаты кальция и магния: гипс, ангидрит, известковый туф, магнезит и доломит.

Известковый туф образовался в результате выпадения СаСО₃ из источников подземных углекислых вод. Туфы пористы и имеют нозд­реватое строение. Они легко поддаются распиловке и используются для внутренней облицовки помещений, улучшая их акустические свойства. В этом отношении приобрела популярность разновидность туфа — травертин.

Магнезит — порода, состоящая в основном из минерала магнези­та MgCO₃. Используют для получения огнеупорных материалов и магнезиальных вяжущих.

Доломит — плотная порода, состоящая в основном из минерала доломита СаСО₃ · MgCO₃, с примесью глины, оксидов железа и др. По струк­туре и физическим свойствам доломит близок к плотным известнякам: ρ_м = 2200...2800 кг/м³; R_сж= 50...200 МПа. Поэтому его применяют в качестве строительного камня и щебня для бетона.

Гипс — плотная горная порода обычно белого или серого цвета, состоящая из минерала того же названия CaSO₄ · 2Н₂О. В строительстве ис­пользуют как сырье для получения гипсовых вяжущих. Благодаря низкой твердости применяют для изготовления мелких поделок по камню.

Ангидрит — плотная горная порода, состоящая преимущественно из минерала ангидрита CaSO₄. Цвет породы белый с голубым или се­рым оттенком. Используют для получения вяжущих и для внутренней отделки и скульптурных работ. На открытом воздухе быстро выветри­вается, переходя в гипс.

◊ Метаморфические породы.

Мраморы — метаморфизированные известняки (или долмиты), состоящие из плотно сросшихся между собой кристаллов кальцита (СаСО₃), иног­да с примесью доломита (СаСО₃ • MgCO₃). Кристаллы в мраморе прочно связаны друг с другом без цементирующего вещества. Это произошло за счет огромного многостороннего давления на извест­няки в условиях повышенных температур. Мрамор имеет высокую плотность (2600...2800 кг/м³) и прочность (R_ж = 30... 100 МПа); водопоглощаемость мрамора менее 1 %. При всем этом твердость мрамора не высока — З...3,5, что облегчает его обработку.

…

Отличает мрамор от известняков еще одно свойство: мраморы хорошо полируются.

Мраморы широко применяют для отделки зданий и общественныx сооружений. Не рекомендуется использовать мрамор для полов с большой интенсивностью эксплуатации (он быстро изнашивается) и наружной облицовки зданий.

Кварциты — перекристаллизованные кремнистые песчаники, в которых кристаллы кварца непосредственно срослись между собой. Кварциты очень стойки к выветриванию, имеют высокую прочность (R_сж до 400 МПа) и плотность (р_т = 2600...2700 кг/м³). Из-за большой твердости (тв. 7) кварциты трудно обрабатываются. Цвет кварцитов белый, красный, темно-вишневый. Применяют их в ответственных частях зданий и сооружений, для облицовки, а также в виде щебня для бетона и сырья для получения огнеупоров.

Гнейсы — слоистая порода, образовавшаяся в результате перекристаллизации гранитов и других магматических пород при одноосном давлении. Поэтому гнейсы имеют слоистое (сланцеватое) строение, что облегчает их добычу и обработку, но снижает стойкость к выветриванию. Раскалываются гнейсы по слоям слюды.

Глинистый сланец образовался из глин в результате перекристаллизации в условиях одноосного давления и повышенных температур, сланцы имеют темно-серый цвет и легко раскалываются на плоские плитки. Такие плитки, называемые шифером (от нем. schiefer — сланец), используются в качестве долговечного кровельного материала. Многие архитектурные памятники в Европе имеют сланцевую кровлю.