Общие сведения о горных породах и их классификация

Природные каменные материалы и изделия - это строи­тельные материалы и изделия, получаемые из горных пород за счет применения только механической обработки (дробление, раскалывание, пиление, шлифование и т.д.). Таким образом получают облицовочные плиты, камни и блоки для кладки стен, фасонные изделия, щебень. В результате механической обработки природные каменные материалы почти полностью сохраняют физико-механические свойства горной породы, из которой они были получены. Некоторые горные породы (пе­сок, глина, гравий) используют без обработки. Все эти виды строительных материалов называют нерудными.

Горные породы представляют собой скопление минераль­ных масс, состоящих из одного или нескольких минералов. На­пример, гранит состоит из трех минералов - полевых шпатов, кварца и слюды, а известняк - из одного кальцита. Процентное содержание минералов в горной породе определяет ее состав. Форма, размеры и взаимное расположение минералов в горной породе обусловливают ее структуру. Минералогический со­став и структура, в свою очередь, определяют свойства горной породы.

Минералом называют однородное тело, образовавшееся в результате сложных физико-химических процессов, происхо­дящих в земной коре. Горные породы, состоящие из одного минерала, называют мономинеральнымн, а из нескольких ми­нералов - полиминералъными.

Магматические (изверженные) породы возникли в результате застывания и кристаллизации магмы - расплавлен­ной массы преимущественно силикатного состава, образую­щейся в глубинах земной коры. Магма зарождается на глубине 100...200 км, температура ее расплава достигает 1300 °С. Если магма застывала в глубине земной коры и охлаждение шло медленно и под большим давлением, то образовывались круп­нокристаллические плотные горные породы, называемые глу­бинными. К таким породам относятся граниты, сиениты, дио­риты, габбро, лабрадориты. Они отличаются высокими про­чностью (не менее 100 МПа), плотностью (более 2500 кг/м), износостойкостью и морозостойкостью; хорошо полируются и в полированном виде высокодекоративны.

Если магма выливалась на поверхность земли, то образовы­вались так называемые излившиеся породы: магматические ба­зальты, порфиры, липарты, трахиты, андезиты, диабазы. Эти породы применяют там же, где и глубинные, но их реже ис­пользуют для облицовки.

При вулканических извержениях, в случае, если магма бы­ла насыщена газами, образуются сильнопористые легкие по­роды - пемза и вулканический туф, плотность которых

800... 1600 кг/м3 Пемзу применяют как легкий заполнитель в бетонах и растворах, как гидравлическую добавку к извести и цементам, в качестве абразивного материала в малярных мате­риалах, а также для шлифования металлов и древесины, поли­рования каменных изделий.

Осадочные породы образовались в результате разру­шения горных пород (механические отложения) и биологиче­ской (органогенные породы) или химической (химические осадки) переработки природного минерального сырья.

Под действием природных факторов (текущая вода, ветер, попеременное замораживание и оттаивание, нагревание и охлаждение и т.п.) массивные горные породы разрушаются, образуя рыхлые.механические отложения: гравий, песок, гли­ну. Так, при разрушении гранита сначала образуются сравни­тельно крупные камни, а затем при дальнейшем разрушении -песок и глина.

Органогенные породы образуются в результате отложения отмерших организмов (ракушек, рачков и т.п.). К этим поро­дам относятся широко распространенные в природе известня­ки, известняки-ракушечники, мел, состоящие в основном из карбоната кальция СаСО₃. Реже встречаются породы, состоя­щие из аморфного кремнезема SiO₂: диатомины и трепелы.

Известняк - одна из основных горных пород, используемых в строительстве. Плотность плотных известняков - 2000...2400 кгЛуг³, а известняков-ракушечников - менее 1800 кг/мЛ Плотные известняки -довольно прочные (20...50 МПа) и доста­точно морозостойкие горные породы.

В результате химических процессов - растворения мине­ральных веществ и последующего выпадения твердых веществ из растворов - образовались химические осадочные горные по­роды. Из таких осадочных пород в строительстве используют природный гипс, доломит, магнезит.

Метаморфические (видоизмененные) горные по­роды образовались из изверженных и осадочных пород под воздействием высоких температур и давления газов и горячих растворов. При изменениях происходит перекристаллизация минералов без их плавления, меняется структура породы, час­то без изменения ее химического состава.

К метаморфическим горным породам относятся гнейсы, кристаллические сланцы, кварциты, мраморы. Самые распро­страненные из них - гнейсы, образовавшиеся в результате ви­доизменений кварцево-полевошпатовых пород, например гра­нитов. В отделочных работах гнейсы не применяются. Крис­таллические сланцы часто легко раскалываются на тонкие плитки (2...8 мм), которые используются в качестве долговеч­ного кровельного материала. В отделочных работах сланцы применяют редко (резьба по камню).

Кварциты образовались в результате перекристаллизации песчаников, содержащих 95...99% кремнезема. Они хорошо сопротивляются сжатию (до 500 МПа), огнеупорны (до 1770 °С). Кварциты с красивой и стабильной окраской приме­няют для облицовки зданий и внутренней отделки.

Мраморы - перекристаллизованные известняки или доло­миты. Породы плотные и прочные на сжатие (до 300 МПа), легко поддаются обработке, хорошо полируются. Их применя­ют для облицовки стен и лестниц. Для наружных облицовок не рекомендуются, так как разрушаются атмосферной влагой, со­держащей растворенные газы - углекислоту, сероводород.