Книги по строительству и ремонту

Строительные материалы

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Исходным материалом для образования осадочных пород являются продукты разрушения горных пород различного происхождения.

Горные породы разрушаются в результате выветривания. Важнейшими факторами выветривания являются вода, ветер и температурные изменения. Вода проникает в трещины, постепенно размывает и растворяет составные части горных пород, а при замерзании вследствие увеличения в объеме разрушает их. В результате резких температурных изменений монолитность пород нарушается, они растрескиваются и от них отделяются куски разной величины. Ветер выдувает и уносит частицы разрушенных пород, вытачивает в них углубления (ниши). Продукты разрушения переносятся ветром на большие расстояния.

Выветривание проявляется не только в виде физических процессов (механического разрушения), но и как результат взаимодействия составных частей горных пород с различными веществами, находящимися в атмосфере (химическое разрушение). Так, полевые шпаты (например, ортоклаз) под действием воды и углекислого газа разрушаются, образуя минерал каолинит  (этот процесс называется каолинизацией):

К2О • А12О3 • 6SiO2 + 2Н2О + СО2 = К2СО3 + 4SiO2 + А12О3 • 2SiO2 • 2Н2О.

(ортоклаз)      (поташ)           (каолинит)

В результате физического выветривания горных пород образуются куски больших размеров (обломки)—глыбы, дресва, более мелкие (остроганные) куски — щебень (природный) и мелкие зерна — песок, главным образом кварцевый. Результатом химического разрушения полевошпатовых пород является образование каолинита, который, смешиваясь с песком и другими продуктами разрушения, дает разнообразные глины. Эти продукты разрушения остаются на месте, образуя горный песок и первичную глину, или переносятся водой, ледниками, ветром и откладываются в других местах (в виде вторичных глин).

Осаждение и накопление продуктов разрушения приводит к образо

ванию осадочных пород, которые в зависимости от условий образования

делятся на следующие основные группы: обломочные (механические

осадки), химического происхождения (химические осадки) и органо

генные, получающиеся в результате жизнедеятельности и отмирания

организмов, населяющих водные бассейны. Особенностью осадочных

пород является их слоистость — результат постепенного осаждения про

дуктов разрушения. Осадочные породы залегают в виде пластов, поэто

му их называют также пластовыми.

ОБЛОМОЧНЫЕ ПОРОДЫ

Обломочные породы (рыхлые) разделяются по размерам обломков на крупнообломочные'—размер кусков более 2 мм (гравий с окатанными зернами и крупные пески), среднеобломочные — размер кусков 2— 0,1 мм (пески), мелкообломочные — размер зерен 0,1—0,01 мм (пыле-ватые частицы) и тонкообломочные — размер зерен менее 0,01 мм (глины— землистые полиминеральные смеси, тончайший ил — отложения, нанесенные водой, лёсс — отложения, нанесенные ветром, состоящие из мельчайших зернышек кварца, известняка, глины).

Обломочные породы, связанные между собой каким-либо веществом (глиной, кальцитом, кремнеземом и др.), называются цементированными породами. Из них наибольшее значение в строительстве имеют песчаники (8), т. е. цементированные кварцевые пески. В зависимости от цементирующего вещества различают песчаники глинистые, мергелистые, известковые, кремнистые, битумные и др. Окраску песчаникам придают цементирующие вещества. Для строительства наиболее часто используют кремнистые и известковые песчаники; первые сцементированы кремнеземом, вторые — кальцитом. Наиболее стойки и прочны кремнистые песчаники, имеющие предел прочности при сжатии до 2500 кГ/см2. Большой объемный вес (до 2700 кг/м3) и высокий коэффициент теплопроводности песчаников дают возможность применять их только для стен неотапливаемых зданий, фундаментов, подпорных стенок, набережных, для устройства ступеней и тротуаров, а особенно стойкие — для облицовки зданий н сооружений (опор мостов и др.). Песчаники используют также в виде щебня и бута; щебень применяют для приготовления бетона (в качестве крупного заполнителя), для строительства шоссейных дорог, балластировки железнодорожных путей и других целей. Песчаники весьма широко распространены.

2. ОРГАНОГЕННЫЕ ПОРОДЫ

Органогенные породы образуются в результате жизнедеятельности и отмирания организмов, находящихся в морских и пресных водах.' К органогенным породам относят различные карбонатные и кремнистые породы. Для строительных целей используют известняки, известняки-ракушечники, мел (в которых основным веществом является кальцит) к диатомиты и трепелы (в которых основным веществом является водный кремнезем).

Известняки состоят главным образом из кальцита СаСО3. Они образовались в морских бассейнах в основном из остатков животного мира (зоогенные породы), а также частью за счет химических осадков (вследствие выпадения из раствора углекислого кальция). Рыхлые скопления раковин и их обломков уплотнялись давлением воды и скреплялись углекислым кальцием в более или менее плотную породу. Известняки имеют твердость около 3 по шкале твердости. При большой примеси кремнезема их твердость и прочность повышается, что затрудняет обработку. Объемный вес известняков 1700—2600 кг/м3, они бывают белого цвета или в зависимости от примесей (глины, кварца, окиси железа и др.) желтоватого, сероватого, красноватого, бурого и ~др. Большое содержание в' известняках глин и пирита оказывает на них вредное влияние. Так, при содержании более 3% глины известняки становятся влагоемкими и недостаточно морозостойкими.

В зависимости от относительного содержания СаСО3 известняки называются чистыми (не менее 98% СаСО3) и мергелистыми (не менее 90% СаСОз).

Мергели представляют собой природную тонкую механическую

смесь известняка и глины в разных соотношениях, строение имеют зем

листое до плотного, прочность небольшую, легко выветриваются. При

содержании СаСО3 не менее 75% мергели называют известковыми, не

менее 40%—просто мергелями и. не менее 10%—глинистыми мерге

лями; мергели определенного состава используются для. изготовления

портландцемента

Предел прочности известняков при сжатии колеблется от 80 до 2000 кГ/см2, в зависимости от плотности и состава. Они залегают обычно пластами, разделенными прослойками глинисто-суглинистых и песчаных пород. Месторождения известняков имеются во многих республиках СССР.

Мраморовидные известняки представляют собой переходные породы от известняков к мраморам. В них под микроскопом среди массы равномерной плотности видны кристаллические зерна известкового шпата   (кальцита).

Известняк плотный применяют в виде обработанных плит и фасонных деталей для облицовки стен, изготовления лестничных ступеней, подоконников, цоколей и карнизов; плиты неправильной формы используют для бутовой кладки. Известняк употребляют также для приготовления щебня для бетона, в производстве портландцемента, из него обжигом получают известь и  др.

Пористые известняки и известняк-ракушечник легко поддаются распиловке на штучный камень определенных размеров и используются для кладки стен и перегородок. Известняк-ракушечник (в котором видны обломки раковин) широко распространен в Крыму, Одесской области, Молдавии и на Северном Кавказе. Здесь многие дома построены из этого материала. Объемный вес известняка-ракушечника составляет от 600 до 1500 кг/мъ, предел прочности при сжатии от 4 до 50 кГ/см2.

Мел имеет тот же химический состав, что и известняк СаСО3, состоит он из мелких частиц раковин простейших организмов; прочность его меньше, чем известняка. Используют мел для получения извести, приготовления красок, замазок и др., а также в производстве цемента.

Диатомиты (9) и трепелы представляют собой богатые аморфным кремнеземом, слабо или вовсе нецементированные, рыхлые или землистые массы белого, желтого, серого, розового цвета. Диатомиты образуются из панцирей диатомовых водорослей, живущих в пресной и соленой воде. После отмирания растений панцири опускаются на дно водоемов, уплотняются, между ними осаждаются тончайший ил и глина. Трепел — порода более раннего происхождения, в которой панцири превратились в мельчайшие шарики опала, сцементированные опаловым цементом. В СССР имеются многочисленные месторождения этих пород. В диатомите и трепеле высших сортов содержится от 75 до 96% SiO2. Их химический состав и физические свойства очень близки: объемный вес от 350 до 950 кг/м3, коэффициент теплопроводности 0,15— 0,2 ккал/м • ч град. Диатомит и трепел широко используют как теплоизоляционные материалы и в качестве активных гидравлических добавок к вяжущим.

С течением времени   под давлением   вышележащих   слоев   трепел превращается в плотную, прочную, трудно размокающую породу—опоку, почти полностью состоящую из аморфного кремнезема. 3—12

3. ПОРОДЫ ХИМИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

Магнезит MgCOe используют для получения огнеупорных материалов и магнезиального вяжущего — каустического магнезита. Наиболее богатое месторождение магнезита имеется на Урале.

Доломит состоит в основном из минерала того же названия СаСОз* •MgCO3. По свойствам доломиты близки к плотным известнякам, а иногда обладают и более высокими качествами. Применяют их в качестве строительного камня и щебня для бетона, а также для получения огнеупорных материалов и вяжущего вещества (каустического доломита). Доломиты широко распространены в СССР.

Гипс CaSO4'2HoO, состоящий из минерала того же названия, используют главным образом для изготовления гипсовых вяжущих веществ и в качестве добавки при производстве портландцемента. Наиболее крупные месторождения гипса находятся в Горьковской обл., на Урале, в Башкирии, в Татарской АССР, на Украине и в других местах СССР.

Ангидрит CaSO4, состоящий из минерала того же названия, применяют для получения вяжущих, а также для изготовления плит для внутренней облицовки. Внешне ангидрит заметно не отличается от гипса и залегает обычно вместе с ним.

Известковые туфы образовались в результате выпадения СаСО3 из холодных и горячих подземных углекислых вод. Очень пористые известковые туфы используют как материал для декоративных построек (гроты и др.) н как сырье для приготовления извести, а плотные с мелкими равномерно расположенными порами и пределом прочности при сжатии до 800 кГ/см2 — для наружной облицовки зданий.