Студопедия — ГОРНЫЕ ПОРОДЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

ГОРНЫЕ ПОРОДЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ






 

Горные породы — плотные или рыхлые агрегаты разнообраз­ных минералов или обломков каких-либо пород. Они имеют отно­сительно постоянный минеральный состав и специфическое внутреннее строение, определяемое структурными и текстурными особенностями. Под структурой породы понимают совокупность особенностей ее строения, которая обусловлена степенью кристал­личности, формой и размерами зерен, а также соотношением со­ставных частей минеральных компонентов и цемента. Текстура же характеризуется совокупностью признаков, определяемых взаим­ным расположением и распределением составных частей породы в занимаемом ею объеме. Она отображает особенности ее внешнего облика: слоистость, сланцеватость, пористость, массивность, рас­цветку, декоративность (рис. 8.2). Породы могут быть мономинера­льными, т. е. состоять из зерен одного минерала, и полиминераль­ными, когда произошло срастание двух или нескольких минералов, различных по химическому составу и свойствам. Все породы по происхождению разделя­ются на три типа:

магматические (пер­вичные), образование ко­торых связано с остыва­нием магмы (силикатного расплава сложного соста­ва) в различных термоди­намических условиях зем­ной коры, определяемых совокупностью воздейст­вия высоких температуры и давления, а также концентрацией минеральных компонентов, содержа­щихся в расплаве;

осадочные (вторич­ные) породы, сформиро­ванные на поверхности земли в условиях низкой температуры и атмосфер­ного давления. Они являются результатом накопления продуктов разрушения других, ранее образованных пород, выпадения различных химических образова­ний из водной среды и накопления продуктов жизнедеятельности растительных и животных организмов на суше и в воде;

метаморфические (измененные) породы, образовавшиеся из оса­дочных и магматических пород путем полного или частичного их преобразования под влиянием высоких температуры и давления, го­рячих минерализованных растворов и раскаленных газов, циркули­рующих в земной коре, и др. Ниже приводится описание генетиче­ских типов пород.

 

Рис.8.2. Текстуры горных пород: а —полосчатая; б — неоднородная; в — флюидальная; г — сланцеватая

 

Магматические породы образовались в результате застывания магмы. Процесс их образования состоит в постепенной кристалли­зации последней с последовательным выделением твердых минера­льных компонентов при ее остывании до полного перехода в твер­дое состояние. При этом имеют огромное значение величины давлений, температура и содержание в ней минерализаторов — па­ров воды, углекислоты и др.

 

Рис. 8.3. Полнокристаллическая структура глубинных пород (гранит): Or — ортоклаз; PL — плагиоклаз; q — кварц; b — биотит

 

В зависимости от условий образования магматические породы разделяются на глубинные (интрузивные), излившиеся (эффузивные) и полуглубинные (гипабиссальные). Глубинные породы образуются на больших глубинах в условиях высоких температуры и давления, медленного и равномерного остывания магмы. Оно завершается формированием разновидностей с полнокристаллической структу­рой, массивной текстурой и равномерным распределением минера­льных составных частей в массе породы, любые участки которой одинаковы по составу и структуре (рис. 8.3). Излившиеся породы появляются на поверхности земли в условиях низкой температуры и атмосферного давления при быстрой отдаче теплоты и быстром выделении газообразных веществ из лавы с обра­зованием в ней многочисленных пор, сохраняющихся и после затвердевания. Поэтому они отличаются неполнокристаллической структурой с обилием аморфного стекла, неоднородной тек­стурой и чередованием в ее объеме участков с неодинаковыми составом и структурой (рис. 8.4). Полуглубинные породы образуются на некоторой глу­бине от поверхности земли при изменяющемся режиме понижения темпера­туры, в результате чего из магмы выделяются разноразмерные кристал­лы одного и того же минерала: круп­ные, образовавшиеся в первую, и мелкие, появившиеся во вторую фазы кристаллизации. Структуры этих по­род отличаются разнозернистостью и называются порфировидными.

 

 

Рис. 8.4. Неполнокристаллическая (порфировая) структура излив­шихся пород (альбитовый по­рфир): АВ — альбит в скрытозернистой основной массе породы

 

В составе магматических пород су­щественное значение имеют оксиды SiO2; Al2O3; FeO; MgO; CaO; Na2O; K2O; H2O и особенно первый, являю­щийся надежной характеристикой их химического состава. В зависимости от количественного содержания крем­незема все магматические породы разделяются на ультракислые — свы­ше 75%; кислые — от 65 до 75%; сред­ние — от 52 до 65%; основные — от 40 до 52% и ультраосновные — менее 40% кремнезема. С уменьшением его содержания возрастает плотность и темнеет окраска магматических пород, так как в их составе увеличи­вается количество более тяжелых железисто-магнезиальных силика­тов. Главнейшими минералами магматических пород являются: кварц, полевые шпаты, плагиоклазы, нефелин, слюды, авгит, рого­вая обманка и др. Калиевые полевые шпаты и кислые плагиоклазы, кварц и слюды встречаются преимущественно в кислых породах; средние плагиоклазы и роговая обманка — в средних, а основные плагиоклазы и авгит — в основных породах.

Формы залегания магматических пород разнообразны. Глубинные породы залегают в виде батолитов — огромных (до 160 000 км2) массивов неправильной формы; штоков — массивов изометричной формы, отличающихся от батолитов меньшими (до 100 км2) разме­рами; лакколитов — грибообразных тел, соединяющихся подводя­щими каналами с очагами магмы, и жил — плитообразных тел, об­разованных внедрением магмы в трещины пород. Типичными формами излившихся пород являются потоки, покровы и купола (конусы). Потоки представляют собой плоские тела, вытянутые в направлении движения жидких лав. Покровы имеют равновеликие длину и ширину и образуются при массовых трещинных излияниях лав на больших площадях. Купола — конусообразные массы излив­шихся пород, приуроченных к месту поверхностного излияния. Остывание магматических массивов сопровождается значительным сокращением их объема с появлением многочисленных, закономер­но расположенных трещин, разбивающих массив на отдельные бло­ки различной величины и формы — отдельности. Установление на­правления трещин отдельности имеет большое практическое значение при разработке магматических пород: оно облегчает их добычу, упрощает механическую разделку пород и вместе с тем эти трещины в известной степени ограничивают возможность использо­вания их трещиноватых разновидностей в строительных целях, так как они становятся досадными дефектами изготовляемой штучной продукции.

Глубинные породы имеют высокие показатели прочности, сред­ней плотности, а также незначительную пористость, с которой свя­заны весьма низкое водопоглощение, высокие теплопроводность и морозостойкость. Из этой группы рассматриваются граниты, сиени­ты, диориты, габбро, перидотиты и пироксениты, расположенные в порядке уменьшения в них кремнезема.

Граниты — широко распространенные в природе кислые по­роды, содержащие 65—75% SiO2. В их состав входят калиевый поле­вой шпат (ортоклаз, микроклин) или кислый плагиоклаз в количест­ве от 40 до 60%, кварц от 20 до 40% и темноцветные минералы (биотит, роговая обманка) от 5 до 20%, которые сообщают свет­ло-серую или красную окраску этим породам. При большом коли­честве кварца граниты приобретают высокие твердость и хруп­кость, а с увеличением содержания роговой обманки становятся более вязкими, однако легче выветриваются, особенно при наличии трещин. Присутствие пирита, большого количества слюды, отсутст­вие роговой обманки и помутнение окраски полевых шпатов явля­ются нежелательными; для них характерны зернистая структура и массивная текстура. Их мелкозернистые разновидности отличаются более высокими плотностью и прочностью и меньше подвержены процессам выветривания. Предел прочности при сжатии у них ко­леблется от 100 до 250 МПа, при растяжении — от 2 до 7,5 МПа. Плотность гранитов составляет 2,9 г/см3, а средняя плотность 2500—2800 кг/м3. Они являются малопористыми породами (содер­жание пор от 0,5 до 1,5%); обладают низким водопоглощением (око­ло 0,5% по объему); отличаются высокими морозостойкостью и со­противляемостью истиранию; сравнительно легко поддаются механической обработке (разделке на изделия, шлифованию и поли­ровке), хотя последняя с повышением содержания слюды затрудня­ется. Граниты недостаточно огнестойки: при нагревании до 900°С и выше они резко снижают прочность в связи с полиморфными пре­вращениями кварца. Граниты находят самое широкое применение в строительстве. Их применяют для изготовления облицовочных плит цокольных этажей зданий, лестничных ступеней и полов, бордюр­ных камней, при строительстве мостов, гидротехнических сооруже­ний, в качестве щебня для бетона, бутового камня при устройстве фундаментов зданий и др. Крупные месторождения гранитов изве­стны на Кольском полуострове, в Карелии, на Украине, Кавказе, Урале, Алтае, в Прибайкалье и т. д.

Сиениты — средние породы, содержащие до 65% SiO2. В от­личие от гранитов в них отсутствует свободный кварц. Сиениты со­держат до 50—70% кислых полевых шпатов (чаще ортоклаз) и око­ло 25% цветных минералов (роговая обманка и биотит). Из-за отсутствия кварца они являются более мягкими'и одновременно бо­лее вязкими породами вследствие значительного содержания рого­вой обманки. Сиениты окрашены обычно в светлые серые, розова­тые или зеленоватые тона, имеют среднезернистую структуру и массивную однородную текстуру. Их предел прочности при сжатии составляет 150—180 МПа, а средняя плотность — 2600—2800 кг/см3. В связи с отсутствием кварца они обрабатываются и полируются лучше гранитов. Сиениты встречаются реже, что снижает их значе­ние как строительного камня.

Диориты являются средними (60—65% SiO2) породами, состо­ящими из средних плагиоклазов (до 75%) и роговой обманки (25%), наряду с которой могут присутствовать авгит, биотит. Окраска дио­ритов темно-серая, темно-зеленая до черной. Они характеризуются полнокристаллической равномерно-зернистой структурой и массив­ной текстурой, высокой прочностью при сжатии (180—300 МПа), большими плотностью и средней плотностью (до 2900 кг/м3), повы­шенной ударной вязкостью и достаточной устойчивостью к вывет­риванию, хорошей полируемостью. Эти свойства позволяют испо­льзовать диориты в качестве материалов, противодействующих, различным вибрационным воздействиям (подпорные камни, фунда­менты мостовых сооружений и др.), а также применять как ценный декоративный материал. Месторождения этих пород сравнительно редки и известны на Украине, Кавказе, Урале, в Средней Азии и реже в Крыму.

Габбро — основные породы, содержащие от 40 до 52% SiO2. Из них наиболее распространенными являются массивные полно­кристаллические породы серого, темно-серого и темно-зеленого цвета, сложенные примерно равными количествами основного пла­гиоклаза и диаллага (разновидности авгита). Разновидности габ­бро, состоящие почти из одного основного плагиоклаза Лабрадора (более 85%), называются лабрадоритами. Они имеют серую и черную окраску с красивыми переливами в синих и зеленых тонах за счет иризации (отражения световых лучей от внутренних плоскостей спайности этого минерала), благодаря чему являются ценным деко­ративным и облицовочным материалом.

Габбро — тяжелые породы с почти одинаковыми истинной плотностью и средней плотностью около 3100 кг/м3, прочностью при сжатии 200—280 МПа, отличающиеся высокой вязкостью, которая затрудняет их обработку. Месторождения габбро широко распространены в Карелии, на Кольском полуострове, Украине и др.

Перидотиты ипироксениты — ультраосновные беспо­левошпатовые полнокристаллические породы, содержащие менее 40% SiO2 и сходные по своим свойствам. Постоянными минеральны­ми компонентами перидотитов являются оливин (30—70%), авгит и гиперстен, а пироксениты состоят почти целиком из последних. Обе породы часто содержат примеси рудных минералов, повышающих их среднюю плотность (3000—3400 кг/м3). Отличаются крупно- и среднезернистой структурой и массивной текстурой. Высокая твер­дость этих пород затрудняет разработку месторождений, а высокая вязкость осложняет их обработку, вследствие чего они применяются в качестве материалов особого назначения в специальных гидротех­нических и других сооружениях, для внутренних интерьеров граж­данских зданий, а также как поделочный и художественный ма­териалы.

Излившиеся породы являются аналогами глубинных по составу, но сильно отличаются от них структурными особенностями и тек­стурой. Наличие неполнокристаллической и стекловатой структур, а также немассивной, часто пористой текстуры неблагоприятно отражается на стойкости их к выветриванию и стабильности проч­ностных показателей. Однако среди них обнаруживается немало плотных и прочных разновидностей, широко применяемых в строи­тельстве: кварцевые порфиры и липариты, бескварцевые порфиры (ортофиры) и трахиты; порфириты и андезиты; диабазы и базальты, расположенные в приведенном порядке по тому же признаку умень­шения кремнезема, что и в группе глубинных пород.

Кварцевые порфиры и липариты — излившиеся ана­логи гранитов. Кварцевые порфиры относятся к древним, а липари­ты — к нововулканическим породам. От гранитов они отличаются порфировой структурой с наличием в мелкозернистой или стеклова­той массе породы вкрапленников — крупных кристаллов кислого полевого шпата и реже кварца. Цветные силикаты наблюдаются в виде мелких чешуек биотита или тонких иголочек роговой обманки. Кварцевые порфиры окрашены в красновато-бурые тона и являют­ся плотными породами со средней плотностью 2400—2600 кг/м3. Предел прочности при сжатии изменяется у них от 130 до 180 МПа в зависимости от содержания кварца и вулканического стекла, значи­тельно повышаясь при увеличении первого и одновременном сниже­нии второго в массе породы. От количества, размеров и степени разрушения вкрапленников зависит пористость пород, с которой связаны величина их водопоглощения и морозостойкости. Липари­ты — более легкие и пористые по сравнению с кварцевыми порфи­рами породы белого, светло-серого цвета, содержащие небольшие вкрапления кислого ортоклаза и среднего плагиоклаза, а также по­вышенное количество нераскристаллизованного вулканического стекла. Обе эти породы применяют для изготовления тесаного камня, бута, щебня и др. Декоративный вид и способность полировать­ся позволяют применять некоторые разновидности липаритов на­равне с гранитами для отделочных работ. Месторождения этих пород имеются на Кавказе (Армения), Урале, в Средней Азии, а так­же в Казахстане.

Бескварцевые порфиры (ортофиры) и трахиты являются соответственно древними и молодыми излившимися ана­логами сиенитов. У ортофиров сильно изменен минеральный состав в связи с появлением в нем вторичных минералов: каолинита, кар­бонатов, хлоритов и др., которые уплотняют породу, заполняя ее пустоты, и способствуют образованию вторичной микрозернистой структуры. Бескварцевые порфиры окрашены в серовато-зеленый или красновато-бурый цвета. Трахиты — пористые и сильно шеро­ховатые породы белой, серой, желтоватой окраски с ясно выражен­ной порфировой структурой. Соотношение вкрапленников (кислый полевой шпат) и вулканического стекла в породе сильно варьирует­ся: встречаются плотные зернистые разновидности со средней плот­ностью от 2200 до 2600 кг/м3 и вместе с тем сильнопористые, напо­минающие пемзу. Высокая пористость трахитов способствует их быстрому выветриванию. Они менее прочны, быстро истираются и маломорозостойкие. Предел прочности при сжатии обеих пород не­высок и составляет 60—70 МПа. Их используют для изготовления бута, щебня, колотой и тесаной шашки, а также как кислотоупор­ные материалы. Красивые разновидности ортофиров (алтайские) применяют для отделочных работ. Эти породы хорошо поддаются обработке, но не полируются и быстро истираются. Их месторожде­ния известны на Кавказе (Армения, Пятигорск), на Урале, Алтае, в Казахстане и др.

Порфириты и андезиты — плагиоклазовые излившиеся аналоги диоритов соответственно древне- и нововулканического возраста. Отличаются пористой текстурой и порфировой структу­рой с вкрапленниками плагиоклазов или роговой обманки, повы­шенной выветрелостью и наличием вторичных силикатов — серици­та, хлорита и др. Заполняя поры пород, они окрашивают их в сероватые и зеленоватые тона, вследствие чего порфириты называ­ют зеленокаменными породами. Свежие порфириты являются плот­ными породами со средней плотностью до 2500—3000 кг/м3 и преде­лом прочности при сжатии 160—250 МПа. Андезиты — менее выветрившиеся серые, желтовато-серые или буроватые пористые породы, сложенные авгитом или роговой обманкой и средним пла­гиоклазом — андезином, которые встречаются в виде вкрапленни­ков в основной массе плотной или пористой мелкозернистой поро­ды. Порфириты и андезиты достаточно плотные (2700—3100 кг/м3) и прочные породы, с пределом прочности при сжатии от 140 до 250 МПа. Широкий разброс ее значений зависит от пористости. Высокие показатели прочности относятся главным образом к плотным роговообманниковым и авгитсодержащим разновидностям андези­тов. Обе породы используют как дорожный камень; пористые лег­кие разновидности андезитов идут на изготовление стенового мате­риала, из плотных андезитов получают кислотостойкие материалы. Красивые разновидности порфиритов применяют для отделочных работ. Порфириты распространены на Кавказе, Урале, в Средней Азии, на Алтае, Дальнем Востоке, а андезиты — на Украине, Кавка­зе, в Восточной Сибири.

Диабазы и базальты — излившиеся древне- и нововулка­нические аналоги габбро, отличающиеся от него своими структур­ными и текстурными особенностями.

Диабазы имеют скрытокристаллическую структуру, характер­ную тем, что промежутки между переплетенными кристаллами основного плагиоклаза (Лабрадора) заполнены мелкозернистой авгитовой массой. Они окрашены в зеленые и зеленовато-серые тона. В связи с большим содержанием железисто-магнезиальных силика­тов диабазы отличаются значительной вязкостью, высоким преде­лом прочности при сжатии (от 300 до 450 МПа) и средней плотно­стью 2700—2900 кг/м3. Имеют средние значения твердости и обрабатываемости и хорошо полируются.

Базальты представляют собой черную плотную застывшую лаву, находящуюся в скрытокристаллическом или аморфном со­стоянии с зернистым строением и стекловатой массой. Она запол­няет промежутки между зернами различных размеров. Наблюда­ются также порфировые разновидности этих пород. В базальтах часто встречаются различные включения (ксенолиты), снижающие их качество как строительных материалов. Они являются тверды­ми и одновременно хрупкими трудно обрабатываемыми породами, их прочность варьируется в широких пределах от 110 до 500 МПа и в связи с большим содержанием стекла может резко падать; плотность составляет 3,1—3,3 г/см3, а средняя плотность — 3000—3300 кг/м3. Наиболее ценными считаются свежие мелкозер­нистые базальты, не содержащие стекла и оливина. Базальты явля­ются хорошими кислотоупорными и электроизоляционными мате­риалами и высоко ценятся как сырье для каменного литья. Литой камень базальтин используют для получения отделочных изделий, труб, химической аппаратуры, отличающихся кислотоупорностью, высокой прочностью (до 800 МПа) и долговечностью. Диабазы и базальты добывают в Карелии, на Украине, Кавказе, Урале, в Забайкалье, на Камчатке и др.

Среди излившихся пород заметное место занимают вулканиче­ские стекла: почти безводный аморфный черный или красно-бурый обсидиан; мелкопористый светло-серый или коричневый перлит с содержанием до 3—4% воды; зеленоватый или бурый смоляной камень (пехштейн) кристаллитного строения с большим количеством воды. В последние десятилетия из вулканических стекол получают вспученный перлит — легкий и пористый материал с хорошими звуко- и теплоизоляционными свойствами; применяют в виде заполни­телей в легких бетонах, фильтрующих и изоляционных материалах, как сырье для получения высококачественных стекол. Самые круп­ные их месторождения находятся в Армении.

Особой разновидностью вулканических стекол является пемза, образовавшаяся при быстром остывании средних и кислых лав на поверхности воды или влажной почвы, сопровождаемом бурным выделением паров и газообразных компонентов. Она отличается высокой пористостью (до 60—80%) и легкостью (средняя плотность в пределах 300—900 кг/м3), малым пределом прочности при сжатии (от 1,5 до 6 МПа) и теплопроводностью 0,12—0,20 Вт/(м∙К). Пемза негигроскопична, характеризуется достаточной морозо- и огнестой­костью. Используется как заполнитель в легких бетонах и гидравли­ческая добавка в производстве цемента. Месторождения ее известны на Северном Кавказе, в Армении, Средней Азии и на Камчатке.

К вулканогенным породам относят рыхлые вулканические пеп-лы, пески и сцементированные — вулканические туфы, туфовые лавы.

Вулканические пеплы — мелкие порошкообразные мас­сы частиц неправильной формы, выброшенные во время изверже­ний и осевшие на поверхности лавовых потоков, а также вокруг вулканических конусов. Они состоят из мельчайших обломков вул­канического стекла и кристаллических зерен некоторых минералов, особенно кварца. Размеры частиц вулканических пеплов колеблют­ся от 0,1 до 2 мм. В пеплах содержится свыше 65% частиц мельче 0,15 мм преимущественно кремнистого состава. Рыхлые массы, сло­женные более крупными частицами (до 5 мм), называются вул­каническими песками. Вулканические пеплы являются активными минеральными добавками при производстве цементов. Их место­рождения распространены в Крыму (Карадаг).

Вулканические туфы образуются путем цементации и уплотнения вулканических пеплов и другого твердого материала. Цементом служат вулканический пепел, кремнезем, глина и продук­ты разложения пепла. Они различны по строению и характеризуют­ся непостоянными химическими и физико-механическими свойства­ми. Наиболее ценными считаются камневидные туфы липоритового состава с повышенным содержанием растворимого кремнезема — трассы, употребляемые в качестве гидравлических добавок к цемен­ту. Рыхлые землистые разновидности их называют пуццоланами. Месторождения вулканических туфов известны в Армении, Крыму (Карадаг).

Туфовые лавы образуются при быстром вспенивании изли­вающихся лав при резком падении давления и одновременном при­мешивании к ней разнообразного вулканического материала. Коли­чественное соотношение лавы и твердого обломочного материала в ней варьирует в широких пределах с образованием многочисленных разновидностей, различных по составу, строению, окраске и физи­ко-механическим свойствам. Как и вулканические туфы, они обла­дают большой пористостью и стекловатой структурой. Представи­телем этих пород может служить артикский туф — декоративный и стеновой материал розово-фиолетового цвета со средней плотно­стью 750—1400 кг/м3 и плотностью около 2,6 г/см3, пористостью от 45 до 70% и теплопроводностью 0,55—0,62 Вт/(м∙К).

Вулканические туфы и лавы отличаются стойкостью к выветри­ванию, малой теплопроводностью, хорошей морозостойкостью; легко обрабатываются, но не полируются. Прочность их составляет 5_20 МПа, а более плотных — до 50 МПа. Употребляются в каче­стве стенового материала, бутового камня. Отходы от их разработ­ки используют как заполнитель в легких бетонах. Месторождение туфовых лав находится в Армении.

Осадочные породы представляют особый интерес для строите­лей, так как служат основаниями и средой для различных сооруже­ний и повсеместно доступны в качестве строительных материалов. Они имеют вторичное происхождение, поскольку исходным матери­алом для их формирования являются продукты разрушения ранее существовавших пород. Процесс образования осадочных пород протекает по схеме: физическое и химическое выветривание пород, механический и химический перенос, отложение и накопление про­дуктов их разрушения и, наконец, уплотнение и цементация рыхло­го осадка с превращением его в породу. Все осадочные породы име­ют одинаковые формы залегания в виде пластов, с которыми связаны их характерные текстурные признаки — слоистость и пори­стость. Последняя особенно важна, так как оказывает большое вли­яние на физико-механические свойства пород: прочность, среднюю плотность, водопоглощение, морозостойкость, механическую обра­ботку и др.

Осадочные породы отличаются многообразием структур (рис. 8.5) и текстур с широким варьированием формы, размеров час­тиц и их соотношения у различных представителей. Для них харак­терно большое разнообразие минеральных компонентов, более про­стых по химическому составу, и являющихся преимущественно осадочными новообразованиями, совпадающими по составу с неко­торыми магматическими минералами. Среди породообразующих минералов встречаются осажденные из водных растворов карбона­ты, сульфаты, водный кремнезем; вторичные (глинистые) продукты выветривания материнских пород — каолинит, монтмориллонит; слюди­стые минералы, гидроксиды Al и Fe; реликтовые минералы, сохранившиеся без изменения, — магматический кварц, полевые шпаты, а также облом­ки пород различного генезиса и остат­ки организмов. Некоторые представи­тели осадочных пород растворяются в воде, например каменная соль (галит), гипс, известняки.

Породы обломочного (механичес­кого) происхождения являются про­дуктами механического разрушения каких-либо материнских пород и сло­жены преимущественно обломками устойчивых к выветриванию минера­лов и пород. Они разделяются по круп­ности обломков на грубообломочные, среднеобломочные (песчаные), мелко­обломочные (пылеватые) и тонкообло­мочные (глинистые). Среди них только глинистые породы являются продукта­ми химического разложения материн­ских пород, остальные же породы сло­жены обломками, не подвергшимися существенному выветриванию. Неза­висимо от размеров частиц обломоч­ные породы могут быть рыхлыми или сцементированными.

 

Рис. 8.5. Структуры осадочных пород: а — зернистая (песчаник); б — болитовая (известняк химического образования); в —ракушечная (известняк биогенный); в песчанике цемент кальцитовый (с)

 

К рыхлым грубообломочным поро­дам относятся разновидности с ока­танной и угловатой формой, образо­вавшиеся в результате накопления крупных обломков. Среди них выделя­ют обломки размером 1000—100 мм, называемые валунами (окатанные) или глыбами (угловатые); 100—10 мм -галькой (окатанные) или щебнем (угловатые); 10—1 мм — гравием (окатанные) или дресвой (углова­тые).

Валуны (валунный камень) состоят из грубоокатанных об­ломков, обработанных и перенесенных водой или ледником. По ге­незису валунный камень может быть ледниковым, речным, мор­ским озерным. Более мелкие его разновидности размером 120—300 мм называют булыжным камнем. Крупный валунный ка­мень поступающий на строительство, нуждается в предварительной переработке на штучный материал — шашку, бутовый камень и др.

Галька и гравий образуются аналогично, при переносе об­ломков на большие расстояния реками, горными потоками, а также под действием морского прибоя, приобретая при этом различную степень окатанности и сортировки. Качество гравия обусловливает­ся его генезисом, минеральным составом, содержанием глинистых и органических примесей и пр. Лучшей разновидностью гравия счита­ется ледниковый, который менее окатан. Гравий применяют в желе­зобетонных сооружениях, дорожном строительстве и как фильтрую­щий материал.

Глыбы, щебень и дресва представляют собой скопления угловатых обломков скальных пород, разнородных по минерально­му составу. Эти отложения особенно характерны для пустынных и полярных районов с интенсивно протекающими процессами физи­ческого выветривания. Они достаточно широко распространены в средней и северной полосе европейской части нашей страны.

Песчаные (среднеобломочные) породы представля­ют собой рыхлую смесь зерен с размерами от 1 до 0,1 мм. Их приня­то разделять по крупности зерен на крупнозернистые с диаметром частиц от 1 до 0,5 мм; среднезернистые — 0,3—0,5 мм; мелкозерни­стые — от 0,25 до 0,1 мм. Пески состоят преимущественно из квар­ца, наиболее устойчивого к химическому выветриванию минерала. Чистые кварцевые пески светлой окраски являются мономинераль­ными породами. Смешанные (полимиктовые) пески состоят из сме­си минералов, в которых кроме кварца находятся полевые шпаты, слюды, амфиболы и др. Среди них наибольшее распространение имеют аркозовые пески красного или серого цвета, преимуществен­но кислого полевошпатового состава, с небольшой примесью квар­ца и других минералов. Наибольшей чистотой и однородностью зе­рен отличаются морские и золовые отложения; морские и речные пески имеют окатанную, а ледниковые — угловатую, наиболее бла­гоприятную для строительных целей форму зерен. Вредной приме­сью к пескам являются глинистые и пылеватые фракции (0,05—0,005 мм). При оценке качества песка как строительного материала учитывают его минеральный и гранулометрический со­ставы, форму зерен, пористость, коэффициент фильтрации и др. Плотность песков составляет 2,64 г/см3, а средняя плотность — 1800 кг/м3. Они служат главным сырьем для получения керамики, динаса, стекол, бетонов и растворов, кирпича; используются для до­рожных покрытий, в абразивном производстве. Распространены по­всеместно.

Пылеватые (мелкообломочные) породы состоят из частиц размером от 0,1 до 0,01 мм и отличаются от песчаных содер­жанием более мелких частиц. Представителем этих пород является лесс — светлоокрашенная пористая (46—50%) порода, содержащая кварц, полевые шпаты, до 30% кальцита и до 50% глинистых мине­ралов. Плотность лессов составляет 2,5—2,8 г/см3, а средняя плот­ность — 1200—1800 кг/м3.

Они отличаются просадочностью, легко размокают в воде. Ис­пользуются в цементной промышленности как добавка в бетоны, в производстве кирпича, черепицы и др. Распространены в европей­ской части нашей страны, на юге Украины, в Средней Азии, южной Сибири.

Глинистые (тонкообломочные) породы состоят бо­лее чем наполовину из мельчайших (менее 0,01—0,001 мм) чешуеоб­разных частиц глинистых минералов, среди которых не менее 25% имеют размеры менее 0,001 мм. Глины образуются при выветрива­нии полевошпатовых и некоторых других силикатных пород и со­стоят преимущественно из глинистых минералов типа каолинита, монтмориллонита и гидрослюд с примесью кварца, слюды, вторич­ного кальцита, опала и др. Большинство глин — полиминеральные, однако среди них имеются наиболее ценные мономинеральные: каолинитовые и монтмориллонитовые разновидности. Главным факто­ром при применении глин в строительстве и производстве строите­льных материалов является их минеральный состав.

Полиминеральные глины — сырье для производства кирпично-черепичных изделий, грубой керамики, глинозема, огнеупоров и т. д.

Каолинитовые глины сложены в основном каолинитом и срав­нительно свободны от примесей оксидов железа. Они представляют собой белые тонкозернистые, жирные на ощупь малопластичные породы, являющиеся продуктами разложения (гидролиза) алюмоси­ликатов диссоциированной водой, содержащей свободные ионы во­дорода и растворенную CO2. Процесс каолинизации полевых шпа­тов схематически представляется в следующем виде:

Каолинитовые глины относятся к континентальным отложениям и образуются в условиях кислой среды. Они используются в произ­водстве фарфорофаянсовых изделий, цемента, шамота. Месторождения каолинитовых глин находятся на Урале, Украине, в Сибири и др.

Монтмориллонитовые глины появляются при разложении вул­канических пеплов в щелочной среде. Среди них выделяются сильно набухающие в воде натровые глины с преобладанием катиона Na над катионами Ca, Mg и K и неразбухающие кальциевые — с преоб­ладанием Ca над катионами Na и Mg. К первым относятся бентони­ты и флоридины, породы белой, серовато-белой, розоватой и дру­гой окраски, характерная особенность которых - сильное набухание при увлажнении с увеличением объема примерно в 16 раз и более и высокая адсорбционная способность. Большинство этих глин обладает резко выраженной пластичностью при затворении водой, сохраняя при высыхании приданную им форму, а после об­жига образуют камневидные массы. С увеличением в глинах меха­нических примесей пластичность их быстро снижается. Монтморил­лонитовые глины являются замечательными адсорбентами, так как обладают высокой поглотительной способностью. Их месторожде­ния имеются в Крыму, Приднепровье, Закарпатье, Средней Азии, Грузии.

Сцементированные обломочные породы образовались путем це­ментации рыхлых пород разнообразными химическими вещества­ми. Наиболее прочным является кремнеземистый цемент (вторич­ный кварц, опал, халцедон), менее прочны железистый (лимонит), карбонатный (кальцит) цементы, малой цементирующей способно­стью отличается глинистый цемент. Ниже приводится описание главных представителей этой группы.

Брекчии — компактные породы, состоящие из угловатых об­ломков дресвы или щебня, сцементированных каким-либо цемен­том. Петрографический состав этих обломков отличается однород­ностью. Угловатая форма обломков обеспечивает хорошее сцепление их с природными цементами, поэтому брекчии, при неко­торых видах цементов, имеют достаточно высокую прочность и ис­пользуются как отделочные камни. Брекчии имеют ограниченное распространение.

Конгломераты — сцементированные природным цементом скопления гальки, гравия, мелких валунов и др., отличающиеся от брекчии пестротой петрографического состава, широким диапазо­ном прочности (от 5 до 160 МПа) и изменением средней плотности в интервале 1500—2900 кг/м3. По сравнению с брекчиями конгломера­ты отличаются меньшей прочностью, так как окатанный обломоч­ный материал довольно слабо связывается с цементом. Практиче­ское значение этих пород невелико, однако их характерная структура (вяжущее + рыхлый материал) является прототипом са­мой распространенной структуры ИСК. Слабо сцементированные их разновидности используют для получения балласта, а красивые — как отделочные, декоративные камни. Мощные отложения конгломератов известны в Крыму и Средней Азии.

Песчаники образуются путем цементации зерен песка при просачивании через них разнообразных минеральных растворов. В зависимости от разновидности цементов различают кремнистые, известковые, железистые, гипсовые, глинистые, битуминозные и другие виды песчаников. Их прочность определяется видом природ­ного цемента, характером его сцепления с зернами песка, плотно­стью породы. Она колеблется в пределах от 1 до 150 МПа и выше а средняя плотность — от 1900 до 2800 кг/м3. Наиболее прочными (100—150 МПа и более) являются кремнистые песчаники со средней плотностью до 2800 кг/м3. Малой прочностью отличаются глини­стые песчаники, легко разрушающиеся при насыщении водой или циклическом замораживании и оттаивании; известковые песчаники неводостойкие. В битуминозных песчаниках битум, пропитываю­щий толщи пород, составляет до 20% их массы. Окраска песчаников зависит от цемента: кремнистые и известковые имеют белые и светлые тона, железистые — желтые и красноватые и т. д. Их приме­няют для получения стенового камня, бута, щебня, а также де­коративного отделочного материала. Разновидности песчаников, содержащие не менее 97% кремнезема, идут на изготовление кисло­тоупорных материалов и сырья, для получения огнеупоров, абрази­вов и др., используются в сооружениях. Широко распространены в Ка







Дата добавления: 2015-09-18; просмотров: 746. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Шрифт зодчего Шрифт зодчего состоит из прописных (заглавных), строчных букв и цифр...

Картограммы и картодиаграммы Картограммы и картодиаграммы применяются для изображения географической характеристики изучаемых явлений...

Практические расчеты на срез и смятие При изучении темы обратите внимание на основные расчетные предпосылки и условности расчета...

Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Ситуация 26. ПРОВЕРЕНО МИНЗДРАВОМ   Станислав Свердлов закончил российско-американский факультет менеджмента Томского государственного университета...

Различия в философии античности, средневековья и Возрождения ♦Венцом античной философии было: Единое Благо, Мировой Ум, Мировая Душа, Космос...

Характерные черты немецкой классической философии 1. Особое понимание роли философии в истории человечества, в развитии мировой культуры. Классические немецкие философы полагали, что философия призвана быть критической совестью культуры, «душой» культуры. 2. Исследовались не только человеческая...

Тема: Изучение фенотипов местных сортов растений Цель: расширить знания о задачах современной селекции. Оборудование:пакетики семян различных сортов томатов...

Тема: Составление цепи питания Цель: расширить знания о биотических факторах среды. Оборудование:гербарные растения...

В эволюции растений и животных. Цель: выявить ароморфозы и идиоадаптации у растений Цель: выявить ароморфозы и идиоадаптации у растений. Оборудование: гербарные растения, чучела хордовых (рыб, земноводных, птиц, пресмыкающихся, млекопитающих), коллекции насекомых, влажные препараты паразитических червей, мох, хвощ, папоротник...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.013 сек.) русская версия | украинская версия