Эффузивные горные породы применение в строительстве

Свойства и область применения пород.

Изверженные (магматические) породы образовались из расплавленной магмы, поднявшейся из глубин земли и отвердевшей при остывании. Различные условия охлаждения магмы привели к образованию изверженных пород с различными свойствами и строением.

Глубинные породы образовались при застывании магмы на глубине в земной коре. Остывали они медленно и сравнительно равномерно. Поэтому они массивны, плотные и состоят из тесно сросшихся более или менее крупных кристаллов (более 5мм, 1 – 5 мм, 0,5 – 1 мм).

Свойства пород глубинных:

Большая плотность, высокая прочность на сжатие, высокая морозостойкость, малое водопоглощение, большая теплопроводность. Имеют зернистое кристаллическое строение, гранитное, как говорят иногда.

Граниты обладают благоприятным для строительного камня минеральным составом,состоят из 25 – 30% кварца, 35 – 40% натриево – калиевых шпатов, 20 – 25% плагиоклаза и 5 – 10% слюды.

Эти высокие свойства позволяют широко применять граниты для изготовления облицовочных плит, полов, бортовых камней, при строительстве гидротехнических сооружений, в качестве щебня высокопрочных и морозостойких бетонов.

Близки по свойствам к гранитам сиениты, состоящие на 50 – 70% из калиевых и натриевых шпатов 10 – 30% и 10 – 20% цветных минералов, может быть 10 – 15% кварца.

Но сиениты мягче гранитов, легче поддаются полировке, обладают большей вязкостью.

Диориты – породы серого цвета, их минералогический состав: 65 – 70% плагиоклаза, 25 – 30% роговой обманки с пироксенами или биотитом.

Трудно обрабатываются, обладают большим сопротивлением истиранию, хорошо полируются, стойки против выветривания. Применяют в дорожном строительстве и в виде облицовочных плит.

Габбро – порода в свежем состоянии темно-серого или почти черного цвета, состоит из равного количества плагиоклаза и пироксена, реже присутствует биотит и роговая обманка. Высокая плотность 2900 – 3160 кг/м 3 и R_cж = 100 – 300 МПа. Стоек против выветривания, трудно обрабатывается, но дает долговечную полировку. Применяют в виде щебня и облицовочных плит в гидротехнических и других видах сооружений.

Излившиеся (эффузивные) породы, образовались на поверхности земли при вулканической деятельности, излиянии магмы из глубин и застывании на поверхности или в приповерхностном слое земной коры при быстром охлаждении магмы. И т.к. часть магмы уже содержала кристаллы отдельных хорошо сформированных кристаллов, вкрапленных в основную скрытокристаллическую массу, то излившиеся породы состоят из отдельных хорошо сформированных кристаллов, вкрапленных в основную скрытокристаллическую массу. Такое строение называют порфировое.

Свойства излившихся пород:

— если застывали мощным слоем – то строение подобно строению глубинных пород,

— если слой магмы был тонкий и охлаждение ее было быстрое, то масса получилась стекловатной, мелкокристаллической, а в результате выделения газов при уменьшении давления верхние слои становились пористыми.

Из излившихся пород в строительстве используют кварцевые и бескварцевые (полевошпатовые) порфиры.

Кварцевые порфиры по составу и свойствам близки к гранитам, но более хрупки и менее стойки при колебаниях температуры вследствие крупных вкраплений. Используют в виде щебня или штучного камня.

Трахиты. По минеральному и химическому составу схожи с сиенитом, но более пористы. Используются как кислотоупорный материал и в качестве строительного камня.

Диабазы – порода мелкозернистая, по составу аналогичная габбро, но имеет в своем составе примеси кварца и роговой обманки. Применяют в виде щебня, плит, облицовочного материала. Отличается высокой твердостью, прочностью (300 – 400 МПа). Плавленый диабаз стоек к кислотам и щелочам, из него при температуре 1200 – 1350 0 С отливают различные изделия.

Базальты – излившиеся аналоги габбро. Высокая твердость и прочность позволяют использовать их в качестве материалов для дорожных покрытий.

Порфирит и андезит – аналоги диорита. Используются как облицовочный материал и щебень, как заполнитель в кислотоупорных бетонах.

Обломочные породы образовались при быстром охлаждении раздробленной, выбрасываемой при извержении вулканов лавы. Обломочные породы делятся на рыхлые и цементированные. Рыхлые породы образовались путем выделения газов из быстро остывающей магмы. Выделяющиеся газы вспучивали массу и при последующем быстром остывании вспученной массы образовалась стекловидная пористая порода – пемза.

Цементированные вулканические туфы образовались, когда во время извержений к жидкой лаве примешивались пепел и песок. В результате быстрого охлаждения туфы имеют стекловидное строение.

Вулканический пепел – размеры частиц пепла от 0,1 до 2 мм. Является активной минеральной добавкой для воздушной извести и п – цемента и применяют для получения легких растворов и бетонов.

Вулканические туфы – в их состав входят SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃. Хорошо сопротивляются выветриванию, мало теплопроводны и, несмотря на большую пористость, морозостойки. Хорошо обрабатываются.

Используют в качестве песка щебня для легких бетонов и растворов, крупных стеновых блоков, в качестве облицовочного материала для фасадов зданий.

Осадочные горные породы – образовались при осаждении веществ из водной среды и при распаде горных пород (выветривание и разрушение). Большинство пород имеет более пористое строение, чем плотные изверженные породы, а потому и меньшую прочность. Некоторые из них легко растворяются (например, гипс) или распадаются в воде на мельчайшие частицы (глина, например).

3 группы осадочных гонных пород: химические, органогенные и механические.

Химические осадки представляют собой горные породы, образовавшиеся при осаждении минеральных веществ из водных растворов с последующим их уплотнением и цементацией (гипс, ангидрит).

Гипс – горная порода, состоит из минералов гипса.

СаSО₄ · 2H₂O и СаSО₄ · 0,5H₂O. Гипс применяют в качестве воздушного вяжущего, строительного гипса и для облицовки внутренних помещений.

Ангидрит – состоит из ангидрита СаSО₄. Ангидрит применяют в качестве облицовки.

Магнезит – состоит из минерала магнезита MgCО₃. Магнезит применяют в качестве сырья для магнезитового вяжущего и огнеупорных материалов.

Доломит – состоит из минерала доломита СаСО₃ · MgCО₃ с примесями глинистого, железистого и других веществ. По свойствам доломиты близки к плотным известнякам. Применяют доломит для производства щебня, изготовления облицовочных плит, огнеупоров и вяжущего материалов.

Известковые туфы – образовались при выделении СаСО₃ из кислого углекислого кальция, растворенного в воде.

Очень пористые известковые туфы используют как сырье для производства извести, а плотные – применяют в виде штучных камней для кладки стен и в качестве щебня для легких бетонов.

Органогенные породы – образовались в результате отложения остатков водорослей и животных организмов с последующим их уплотнением и цементацией.

Известняк – ракушечник – пористая горная порода, состоит из раковин и обломков, сцементированных известковым веществом. Применяют для изготовления стеновых камней и блоков, как заполнители для легких бетонов.

Мел – состоит из чистого СаСО₃ (карбоната кальция), иногда примеси – глинистое вещество и зерна кварца. Применение – в качестве белого пигмента, для приготовления замазки, при производстве извести, портландцемента и стекла.

Трепелы – очень легкая глиноподобная порода, содержащая аморфный кремнезем в виде мелких шариков опала.

Применение диатомитов и трепелов: для изготовления теплоизоляционных материалов, легкого кирпича, как активные минеральные добавки при производстве гидравлических вяжущих.

Механические отложения (обломочные породы) – образовались в результате физического выветривания, горных пород под влиянием воды и температуры. Продукты разложения переносились ветром и водным потоком и где – то оседали.

Механические отложения представляют собой рыхлую смесь, состоящую из отдельных зерен разрушившейся первичной горной породы (глины, пески, гравий). В ряде случаев эти рыхлые смеси цементируются глиной, кальцитом или кремнеземом и образуют при этом сплошные горные породы. В зависимости от крупности зерен и их цементации различают:

Гравий – зерна окатанной формы крупностью 5 – 70 мм. Применяют в качестве заполнителей бетона.

Песчаники – горная порода, состоит из зерен кварца, сцементированная глинистым, кремнеземистым или известковым веществом. Прочность песчаника зависит от цементирующего вещества, крупности и формы сцементированных зерен. Используют как щебень для бетона, облицовки опор мостов и зданий, для дорожных покрытий, т.к. он имеет высокие морозостойкость и прочность при истирании.

Конгломераты – горная порода, состоящая из сцементированных зерен гравия.

Брекчия – горная порода, состоящая из сцементированных зерен щебня.

Используют их в качестве щебня для бетонов, штучного камня и облицовочных плит.

Метаморфические (видоизмененные) горные породы образовались из магматических и осадочных пород путем их преобразования под влиянием высокой температуры и давления.

В процессе метаморфизма происходило изменение структуры горных пород, перекристаллизация, и породы обычно получились более плотные, чем исходные осадочные. Они чаще всего имеют сланцеватую структуру.

Гнейсы – по минералогическому составу аналог гранита. Используют их как облицовочные плиты, в виде бутового камня для кладки фундаментов, для тротуаров.

Мрамор – кристаллическая порода, образовалась из известняков и доломитов. Прочность до 300 МПа. Легко пилится на плиты, хорошо полируется (твердость небольшая 3 – 3,5). Используется мрамор для облицовки внутренних частей здания.

Правильный выбор области применения природных каменных материалов в строительстве основывается на подробных сведениях о составе, структуре, строении и основных свойствах исходных горных пород, которые зависят от условий их образования.

Источник

Изверженные горные породы: перечень, методы добычи, применение

Магматические (изверженные) горные породы своим образованием обязаны магме, после того как она изверглась из недр Земли, охладилась и застыла. Они представляют земную кору на 90 и более процентов. А вся земная поверхность — это осадочные и изверженные горные породы. В глубь Земли они простираются почти на 15 км.

Основные изверженные горные породы, условия образования

В результате тектонической деятельности некоторые части раскаленной магмы прорываются в верхние земные слои.

Если в процессе остывания извергающихся структур они не успевают кристаллизоваться, то такие породы представляют собой некристаллизированную целую структуру. Это, как правило, пемза или обсидиан.

Изверженные (магматические горные породы) принято делить на обломочные и массивные. Первые образуются посредством разрушения вторых.

Исходя от условий образования изверженных пород, глубины их залегания, они подразделяются на крупнозернистые, среднезернистые, мелкозернистые и микрозернистые.

Так как эти породы возникают из магмы при разнообразных условиях остывания и затвердения, их принято разделять на эффузивные (излившиеся) и интрузивные (глубинные).

Горные породы массивные

Образовались вследствие того, что раскаленная магма медленно остывала на значительной глубине в условиях большого давления. Это привело к полной кристаллизации излившихся пород. Они представлены гранитами, сиенитами, габбро и диоритами. Изверженные глубинные горные породы эти отличаются значительной плотностью, у них выраженная крупнокристаллическая структура.

Гранит

Гранит представляет из себя самую известную глубинную изверженную горную породу. Состоит он, как правило, из кварца, слюды, полевого шпата. В некоторых случаях слюду заменяют темные, железистые, магнезиальные минералы.

Расцветка гранита находится в прямой зависимости от его основной составляющей – полевого шпата и минералов темных оттенков. Может приобретать красные, серые и иные оттенки.

Гранитные зерна обладают высокой степенью спаянности. Вследствие этого изломы его идут по зернам минералов. Высокая прочность, устойчивость к выветриванию и к морозу выделяют гранит как материал, обладающий исключительными строительными характеристиками. Он повсеместно используется для изготовления различных изделий. Среди них — облицовочные плиты, лестничные пролеты, бордюрные камни и т. п. Широко применяется он в строительных работах как производная щебня различных фракций. Нашел свое применение гранит в возведении гидротехнических конструкций, а также в монументах и памятниках.

Его высокие физические механические характеристики влияют на его долговечность. Она может достигать более полутора тысяч лет.

Сиенит

Это изверженная горная порода состоит из шпата полевого (ортоклаза) в сочетании с каким-либо иными материалами, окрашенными в темные цвета. По своему строению сиенит схож с гранитом. Однако он более мягок в обработке. Лучше полируется, так как обладает большой вязкостью. Применяют сиенит в тех же областях, что и гранит. Между гранитом и сиенитом имеется и усредненная структура, именуемая гранисиенитом.

Диорит

Горная порода диорит несколько плотнее, чем гранит. Обычно окрашена в оттенки зеленого цвета. Этот материал очень трудозатратен при обработке. Имеет значительное сопротивление к истиранию, прекрасно полируется, практически не выветривается. Основные области применения — дорожное строительство, облицовочные панели.

Габбро

Представляет собой кристаллическую изверженную горную породу, которая состоит из плагиоклаза и минералов темных оттенков. Иногда в структуру габбро бывают включены биотит и обманка роговая. Цвета этого минерала — серые, зеленые до черного. К габбровым породам относится и лабрадорит.

Габбро отличается очень высокой плотностью. Устойчив к выветриванию, трудно обрабатывается, но полировку сохраняет долго. В основном этот материал применяют в строительстве гидротехнических сооружений, в производстве щебня, в облицовочных плитах.

Лабрадорит, который является достаточно красивым материалом, благодаря его расцветкам широко используется в облицовочных работах.

Излившиеся породы

Вышедшие на поверхность земли изверженные вулканические горные породы, как и глубинные, имеют те же физические и механические свойства. Однако у них мелкокристаллическая и стекловатая структура. Они образуются вследствие выхода магмы на поверхность с последующим ее застыванием. К таким породам относятся кварцевый порфир, трахит, диабаз, базальт.

Кварцевый порфир

Является фактически аналогом гранита. Структура его стекловатая, в ней присутствуют вкрапления крупных кварцевых зерен. Выветриваясь, они выпадают из его породы. Обычно этот материал применяют как щебень или штучный камень.

Трахит

По своему химическому и минералогическому составу порода эта очень похожа на порфир. Образовалась на поверхности Земли в значительно более поздние геологические периоды. Минерал отличают высокая пористость и низкие прочностные характеристики.

Диабаз

Фактически аналог габбро. Очень прочный материал. Обычный цвет его — темно-серый. Прекрасно полируется. В основном используют как исходный материал для производства щебня. Из диабаза делают штучные камни, плиты, брусчатку. Имеет место его использование и как облицовочного материала. При правлении диабаза (1200-1300 градусов Цельсия) из него льются разнообразные изделия. Этот материал (плавленый диабаз) устойчив к воздействию кислот и щелочей. Имеет высокие диэлектрические свойства.

Базальт

По своим химическим и механическим параметрам является фактически полным аналогом габбро. Цветовые оттенки у базальта темные. В своем составе содержит небольшое количество вулканического стекла. Очень плотный минерал. С учетом их высокой прочности и твердости базальтовые камни используют как материал для дорожного покрытия. Нашел он свое применение и в каменном литье.

Обломочные породы

Образуются вследствие осаждения обломков из магматических пород. Имеют зернистую структуру с присутствием зерен различных размеров. Подразделяются на породы рыхлые, к которым относятся вулканические пеплы, пемза, и цементированные (представлены вулканическим туфом).

Пемза

Обычно она образует фракции от 5 до 50 мм в диаметре. Плотность пемзы невысокая, а пористость достигает 80 % объема. Нашла эта порода применение в качестве щебня для создания бетонов легких фракций, как теплоизоляционный материал.

Вулканический пепел

Это порошок серого, черного цвета. Используется как составляющая структура для цементных растворов или легких бетонов, в качестве минеральных добавок к вяжущим строительным растворам.

Вулканические туфы

Образуются при застывании жидкой лавы, когда к ней добавляются песок и пепел. Вследствие быстрого остывания получаются стекловидные структуры. Цвет в основном розовый, с фиолетовыми оттенками.

Используют вулканический туф как песок и щебень для легких бетонов. Из него делают стеновые блоки, активные добавки к цементу.

С учетом того, что туф наделен хорошей морозостойкостью, а также отличается декоративными качествами, его используют как облицовочный материал для фасадов сооружений.

Способы добычи

Изверженные горные породы в строительстве нашли широкое применение. Добыча природного камня происходит в местах значительного их залегания (месторождения). В зависимости от разных условий, способы выработки бывают следующими:

При клиновом методе по периметру камень обрабатывается пневматическими перфораторами. В образовавшиеся углубления вводят гидравлические или механические клинья, с помощью которых осуществляется раскол породы по заданной плоскости. Применяется в основном по отношению к слоистым породам и имеющим трещины.

В случае с камнерезным способом используются специальные камнерезные машины, имеющие твердосплавные дисковые пилы. Применяются для работы с мягкими породами.

Источник