|
Различные горные породы являются
ценным материалом для элементов зданий (фундаментов, стен, полов, ступеней)
при строительстве железных и • шоссейных дорог, возведении гидротехнических
сооружений, а также в качестве сырья для изготовления различных строительных
материалов — кирпича, бетонов, растворов.
Развитие методов изучения, добычи и обработки каменных
материалов базируется на достижениях отечественной науки— исследованиях
величайшего русского ученого М. В. Ломоносова, а позднее Д. И. Менделеева. В
70-х годах XIX в. в связи с развитием железнодорожного строительства в России
проводились относительно широкие геологические разведки и испытания каменных
материалов. Ведущее значение в этой области имела лаборатория по испытанию
материалов, организованная в Петербурге проф. Н. А. Белелюбским.
Однако особенно широко разведка полезных ископаемых и их
добыча были поставлены лишь после Великой Октябрьской социалистической
революции в связи с потребностями огромного строительства. На основе
исследований академиков Д. С. Белянкина, В. А. Обручева, А. Е. Ферсмана и
других ученых были открыты богатейшие месторождения горных пород во многих
районах страны, выявлены огромные запасы природных каменных материалов. На
крупных стройках созданы механизированные карьеры, камнеобрабатывающие
заводы; широко внедряются камнерезные машины лауреата Сталинской премии А. М.
Столярова для массового механизированного изготовления стеновых и
облицовочных камней.
По геологическим признакам горные породы, используемые в
качестве природных каменных материалов, делятся на три группы: изверженные,
или первичные, осадочные, или вторичные, и метаморфические, или
видоизмененные.
Изверженные, или первичные, породы образовались из
расплавленных масс. При этом в зависимости от условий их образования
различают две разновидности:
а) глубинные горные породы, медленно застывшие под
большим давлением внутри земной коры (граниты, сиедиты);
б) излившиеся на поверхность земли или на дно моря
и быстро охладившиеся. Породы эти бывают как с плотной структурой (диабазы,
базальты, порфиры), так и пористые (пемза, вулканические туфы).
Вследствие разных условий охлаждения глубинные породы
имеют кристаллическую структуру, а излившиеся — стекловидную или
мелкокристаллическую.
Осадочные породы образовались из первичных пород,
разрушенных в результате длительного воздействия воздуха, воды, ветра,
колебаний температуры, жизнедеятельности растительных и животных организмов и
т. п. Осадочные породы делятся на три разновидности: обломочные, химические и
органогенные:
а) обломочные породы (песок, глина, гравий)
образовались в результате механического воздействия воды, льда, температуры и
влажности воздуха на первичные породы, которые со временем покрывались сетью
трещин и постепенно размельчались;
б) химические породы возникли путем осаждения
растворенных в воде химических соединений (главным образом некоторых
известняков и гипса) или при высыхании водоемов (морей, озер);
в) органогенные породы — скопление минеральных
масс, образовавшихся из остатков различных животных и рас тительных
организмов (мел, ракушечник, трепел, диатомит).
Метаморфические породы (гнейсы, мраморы, кварциты)
образовались из первичных и осадочных пород в результате глубоких изменений в
них под влиянием вышкой температуры и давления вышележащих слоев земной коры.
Горные породы слагаются из отдельных породообразующих
минералов с кристаллами различной формы, размеров, твердости и с различной
силой взаимного сцепления. Горная порода называется простой, если она
образована из одного минерала (мрамор, гипс), и сложной, если она состоит из
двух или более различных минералов (гранит).
Строительные свойства горной породы зависят от того, какие
минералы и в каком количестве входят в ее состав, а также от силы их
взаимного сцепления.
Главнейшие минералы, из которых слагаются горные породы,
перечислены ниже.
Кварц — минерал белого цвета (иногда, в зависимости от
примесей, сероватого или темнобурого цвета), имеющий раковистый излом с
жирным маслянистым блеском. Кварц отличается значительной прочностью и
твердостью, кислотостойко- стью, устойчивостью против выветривания. При
разрушении горной породы образуются кристаллические зерна кварцевого песка.
По химическому составу кварц является почти чистым кремнеземом (Si02).
Полевой шпат — минерал красного, розового, белого или
серого цвета; меньшей твердости, чем кварц. Полевые шпаты — наиболее
распространенные породообразующие минералы. Различают: калиевый полевой шпат,
или ортоклаз (К20- А12Оз*
• 6Si 02)-, натриевый, или альбит (Na20 • А1203.
6Si 02), и кальциевый, или анортит (СаО • А12 03 • 2Si02). Полевые шпаты
выветриваются легче, чем другие минералы, образуя каолинит (А12 ОЗ • 2Si02 '
2Н20), ЯВЛЯЮЩИЙСЯ основной частью глин, в том числе наиболее чистой их
разновидности — каолина.
Слюда — встречается в виде прозрачных бесцветных или
черных пластинок, легко разделяемых на тонкие упругие листки. Породы со
значительным содержанием слюды легко раскалываются и обладают пониженной
сопротивляемостью атмосферным влияниям. По химическому составу слюда является
сложным силикатом глинозема и щелочей.
Известковый шпат, кальцит или углекислый кальций (СаСОз) —
важнейшая составная часть осадочных пород (известняков, песчаников). В чистом
виде кальцит бесцветен. Легко разлагается под действием соляной кислоты с
выделением углекислого газа.
Магнезит или углекислый магний (MgC03) — тверже и плотнее
кальцита. Используется в основном для изготовления огнеупорных изделий и
магнезиального цемента.
Доломит (СаСОз • MgC03) — занимает промежуточное место
между углекислым кальцием и углекислым магнием. Применяется для кладки
фундаментов зданий, в качестве щебня для бетона, а также в виде сырья для
производства вяжущих веществ и огнеупорных изделий.
Гипс, или двуводная сернокислая соль кальция (CaS04 2Н20),
-применяется в основном для изготовления вяжущих. Безводная разновидность
гипса называется ангидритом.
Преимущественное применение в строительстве получили лишь
некоторые горные породы, наиболее широко распространенные и обладающие
ценными для строительных целей качествами.
Граниты, встречающиеся как в виде мощных коренных
месторождений, так и в виде валунов различной величины (до булыжника),
употребляются для устройства фундаментов, устоев и сводов мостов, для
ступеней, облицовки стен и колонн зданий и набережных. В виде булыжника или
брусчатки граниты идут на мощение дорог и полов промышленных зданий и,
наконец, в виде щебня — в бетоны.
Граниты различного строения состоят из кристаллов кварца,
полевого шпата и листочков слюды, прочно сцементированных. Цвет гранита
зависит от цвета полевого шпата, а прочность — от строения, причем
мелкозернистые граниты, как правило, обладают большей прочностью, чем
крупнозернистые.
Коренные месторождения гранита имеются в Карело-Финской
ССР, в северо-западной части УССР, на побережье Азовского моря, на Урале,
Кавказе и в Сибири. В виде валунов граниты имеют значительное распространение
на северо-западе СССР.
Песчаники состоят из зерен кварца, сцементированных между
собой каким-либо вяжущим веществом (кремнеземом, известью), от вида которого
и -зависят свойства камня. Кварцевые песчаники широко применяются в
строительстве для кладки фундаментов, для облицовки зданий, для изготовления
ступеней и т. д.
Известняки по своему сложению разделяются на
кристаллические, обыкновенные или плотные и пористые — ракушечники, туфы.
К р и"с таллйческие известняки — мраморы — отличаются
красивым цветом и поддаются тончайшей полировке. Они применяются для
внутренней облицовки стен, для изготовления памятников, колонн, подоконных
досок, иногда — лестничных ступеней и площадок — в зданиях большого
архитектурно-общественного значения.
Основные районы разработки мрамора находятся в Закавказье,
на Урале, в Крыму, в Средней Азии, в Московской области и в Карело-Финской
ССР.
Отходы, получающиеся при обработке мрамора (мраморная
крошка), применяются в отделочных работах — для штукатурки, при изготовлении
облицовочных плит, ступеней лестниц и пр.
Плотные известняки наиболее широко распространены в
строительном деле. Они используются для кладки фундаментов (бутовый камень),
устройства полов, мостовых, для переработки на щебень (мелкодробленый камень)
и т. п. Кроме того, плотные известняки являются сырьем для производства
извести, цемента и силикатного (известково-песчаного) кирпича. Залежи
известняка встречаются почти во всёх областях и республиках Союза.
Раковистые известняки или ракушечники, различной
твердости, широко распространенные на юге СССР, используются для возведения
стен зданий.
Известковые туфы очень пористы; на воздухе они постепенно
твердеют и приобретают довольно высокую прочность. В силу малой
теплопроводности они, как и ракушечники, с успехом применяются для стен
здания.
Из пород вулканического происхождения на юге СССР большое
распространение получили пемза и артикский туф (добываемый в Армении). Легкие
и поэтому мало теплопроводные, они представляют хороший материал для стен.
Кроме того, пемза и туф применяются как щебень в легких бетонах, а в
последнее время доказана возможность их использования и в железобетонных
конструкциях.
Особенностью ракушечников и туфов является сравнительно
невысокая твердость, допускающая их добычу при помощи камнерезных машин в
виде камней правильной формы, что значительно упрощает использование этих
материалов для кладки стен.
|