Горные породы

     Гипс CaSO₄∙2H₂0 представляет собой минерал пластинчатого, волокнистого или зернистого строения, плотность 2300 кг/м³, мягкий — твердость 2. Гипс имеет белый цвет, иногда окрашен примесями в различные цвета: серый, красноватый, желтоватый и черный. Гипс обладает сравнительно легкой растворимостью в воде (примерно в 75 раз большей, чем кальцит).

     Ангидрид CaS0₄ — безводная разновидность гипса. Плотность ангидрита 2800...3000 кг/м³, твердость 3...3,5; цвет от красновато-белого до серого. При длительном воздействии воды ангидрит способен перейти в гипс с незначительным увеличением объема.

     Каолинит представляет собой водный силикат алюминия. Отдельные пластинки и чешуйки его бесцветны, а сплошная масса может иметь белый, желтоватый, буроватый и голубовато-зеленоватый цвета. Твердость 2,5.

     Пирит, серный колчедан FeS₂, апатит (кальциевая соль фосфорной кислоты) и другие встречаются в горных породах в качестве второстепенных минералов.

     1.2.2 Изверженные горные породы

     Среди изверженных горных пород различают  массивные и обломочные, образовавшиеся в результате разрушения массивных  пород.

     Массивные глубинные горные породы (граниты, сиениты, диориты и габбро) образовались в результате медленного охлаждения магмы на большой глубине под значительным давлением и в результате этого полной кристаллизации ее. Все глубинные породы характеризуются высокой плотностью и ярко выраженной кристаллической (крупнокристаллической) структурой.

     Гранит — наиболее распространенная глубинная горная порода, состоящая в основном из кварца, полевого шпата и слюды. Иногда слюда заменена темноокрашенными (железисто-магнезиальными) минералами. Цвет гранита зависит от главной составной части — полевого шпата и наличия темных минералов. Он бывает серый, красный и пр. Зерна минералов имеют настолько прочную спайность, что излом чаще происходит не по плоскости спайности, а по зернам минералов. Плотность гранита в среднем 2600 кг/м³, предел прочности при сжатии 100…300 МПа, а при растяжении ¹⁄₄₀…¹⁄₆₀ предела прочности при сжатии. Большая механическая прочность, стойкость против выветривания и морозостойкость обусловливают высокие строительные свойства гранита и изготовленных из него строительных материалов и изделий. Гранит применяют для изготовления облицовочных плит, лестничных ступеней, полов, бортовых камней, щебня и др. Гранит используют при строительстве гидротехнических сооружений и сооружений памятников.

     Сиенит состоит в основном из полевого шпата (ортоклаза) и какого-нибудь темноокрашенного минерала. Строение сиенита сходно с гранитом. Плотность 2400...2900 мг/м³, предел прочности при сжатии 150...200 МПа. Сиениты мягче гранитов, лучше поддаются полировке, обладают большей вязкостью. Используют сиениты наряду с гранитами, Между гранитами и сиенитами имеются переходные разности — граносиениты.

     Диориты по минералогическому составу представлены плагиоклазом, роговой обманкой, реже — биотитом и авгитом. Цвет диорита от темно-зеленого до черно-зеленого. Плотность 2700...2900 кг/м^з, предел прочности при сжатии 180...200 МПа, Диориты трудно обрабатываются, обладают большим сопротивлением истиранию, хорошо полируются, стойки против выветривания. Применяют диорит в дорожном строительстве и в виде облицовочных плит.

     Габбро — кристаллическая горная порода, состоящая в основном из плагиоклаза и темноокрашенных минералов (пироксены в виде авгита). Реже в состав габбро входят биотит и роговая обманка. Цвет габбро может быть от серого и зеленого до черного. К группе габбро относится также лабрадорит — горная порода, состоящая в основном из минерала Лабрадора (разновидности полевого шпата) серого, зеленовато-серого или темного цвета с синим отблеском на плоскостях спайности. Плотность габбро очень высокая и равна 2900...3160 кг/м³; предел прочности при сжатии 100...280 МПа, а иногда и до 350 МПа. Габбро стоек против выветривания, трудно обрабатывается, но дает хорошую долговечную полировку. Применяют его для гидротехнических и других видов сооружений в виде разнообразных строительных материалов — щебня, облицовочных плит и т. д. Лабрадорит, обладающий красивой расцветкой, используют как облицовочный материал.

     Излившиеся  горные породы образовались при остывании магмы, излившейся на поверхность земной коры. Структура излившихся пород может быть полукристаллической, зернистой и стекловатой. Излившиеся породы имеют химический и минералогический составы такие же, как и глубинные, обладают примерно теми же физико-механическими свойствами, но отличаются мелкокристаллической (до стекловатой) структурой.

     Кварцевый порфир — аналог гранита — имеет стекловатую структуру с вкраплением крупных зерен кристаллов кварца. При выветривании эти зерна могут выпадать из основной массы горной породы. Плотность 2400...2600 кг/м³, предел прочности при сжатии 130...180 МПа. Используют его в виде щебня или штучного камня. Наряду с кварцевым порфиром существует бескварцевый порфир (аналог сиенитов), в котором кварц отсутствует.

     Трахит  — горная порода, по химико-минералогическому составу сходная с порфиром, но образовавшаяся в более поздние геологические периоды. Трахит отличается высокой пористостью и относительно низким пределом прочности при сжатии — 60...70 МПа.

     Диабаз  — аналог габбро — состоит из плагиоклаза и авгита и имеет в своем составе примеси кварца и роговой обманки. Плотность 2800...3000 кг/м³, предел прочности при сжатии 200...300 МПа, цвет темно-серый. Диабаз хорошо полируется. Применяют его в виде щебня, штучных камней, плит, брусчатки, в качестве облицовочного материала. Из расплавленного диабаза при температуре 1200...1350 С отливают различные изделия. Плавленый диабаз стоек к кислотам и щелочам, обладает высокими диэлектрическими свойствами. Прочность плавленого диабаза составляет около 500 МПа.

     Базальт по химическому и минералогическому составу является аналогом габбро. Имеет темный цвет, скрытокристаллическую структуру с некоторым количеством вулканического стекла и состоит из плагиоклаза и авгита. Плотность 2700...3300 кг/м³, предел прочности при сжатии 100...150 МПа. Высокая твердость и прочность базальтов позволяет использовать их в качестве материалов для дорожных покрытий. Применяют базальт как сырье для изготовления каменного литья.

     Порфирит  и андезит—аналоги диорита. Порфирит — более старая, а андезит более молодая горные породы; цвет их серый, серовато- и желтовато-зеленый. Плотность 2200...2800 кг/м³, предел прочности при сжатии 60...240 МПа. Порфириты применяют в качестве облицовочного материала, щебня и дорожной брусчатки, а андезит (как кислотостойкий материал) — в качестве заполнителя в кислотоупорных бетонах, а также для специальных облицовок.

     Обломочные  породы делят на рыхлые (пемза, вулканические пеплы и др.) и цементированные (вулканический туф).

     Пемза образовалась при быстром остывании магмы и интенсивном выделении из нее газов, вспучивающих массу. Последующее быстрое остывание вспученных кусков магмы приводит к образованию стекловидной пористой породы. Цвет пемзы серый, черный и иногда белый. Пемза состоит из кремнезема Si0₂ (до 70%) и глинозема А1₂О₃ (до 15%). Залегает пемза в виде обломков размеров 5...50 мм в диаметре, выброшенных во время извержения вулканов. Плотность пемзы в куске 400...1400 кг/м³, пористость до 80%, предел прочности при сжатии 0,4...2,0 МПа, твердость 6. Используют пемзу как щебень для легких бетонов, в качестве теплоизоляционного материала, а также как активную минеральную добавку к извести и цементам.

     Вулканический пепел встречается в виде порошка  от серого до черноте цвета применяют для получения легких растворов и бетонов, а также в качестве активной минеральной добавки к вяжущим веществам.

     Вулканические туфы — сцементированная туфовая лава, образованная при примешивании во время извержений к жидкой лаве пепла и песка. В результате быстрого охлаждения туфы имеют стекловидное строение. Типичным представителем вулканического туфа является артикский туф (по наименованию месторождения, расположенного близ г. Артик в Армении). Плотность туфа в куске 1250...1350 кг/м³, пористость 40...70%, предел прочности при сжатии 8...19 МПа и выше, теплопроводность 0,21...0,33 Вт/(м∙°С). Цвет розовато-фиолетовый. Применяют туф в качестве песка или щебня для легких бетонов и растворов, крупных стеновых блоков, а также активной добавки к воздушной извести или цементу. Высокие декоративные качества и морозостойкость позволяют широко применять туф в качестве облицовочного материала для фасадов зданий.

     1.2.3 Осадочные горные породы

     Осадочные горные породы образовались в результате осаждения солей в высыхающих водоемах — химические осадки, скопления  остатков растительного и животного  мира — органогенные, а также  в результате разрушения массивных  горных пород магматического или  осадочного происхождения — обломочные. К химическим осадкам относят гипс, ангидрит, магнезит, доломит и известковые туфы.

     Гипс — горная порода, состоящая из минерала того же названия. Гипс применяют для производства воздушного вяжущего — строительного гипса, а также в качестве облицовочного материала внутренних частей зданий в виде искусственного мрамора.

     Ангидрит состоит из одноименного минерала — ангидрита CaS0₄. Применяют его в качестве облицовочного материала, а также сырья для производства ангидритового цемента.

     Магнезит состоит из минерала того же названия — магнезита MgCO₃. Иногда он содержит примеси углекислых кальция и, железа. Твердость магнезита 3,5...4,0; цвет белый, от желтоватого до бурого. Применяют магнезит в качестве сырья для производства воздушного вяжущего — каустического магнезита и огнеупорных материалов.

     Доломит состоит в основном из минерала доломита СаСО₃∙MgC0₃ с примесями глинистого, железистого, кремнистого и других веществ. Цвет серый, от желтоватого до бурого. Структура зернистая. По свойствам доломиты близки к плотным известнякам, иногда они обладают и более высокими, чем известняки, механическими свойствами. Применяют доломит для производства щебня, изготовления облицовочных плит, огнеупоров и вяжущих материалов.

     Известковые туфы образовались при выделении СаСО₃ из кислого углекислого кальция, растворенного в воде. Очень пористые известковые туфы используют как сырье для получения извести, а плотные с мелкими равномерно расположенными порами туфы применяют в виде штучных камней для кладки стен и в качестве щебня для легких бетонов. К органогенным породам относят различные карбонатные и кремнистые породы. Для строительных целей используют известняки, известняки-ракушечники, мел, диатомиты и трепелы. Известняк образовался в водных бассейнах из остатков животного и растительного мира (или как продукт химических осадков). Рыхлые скопления раковин и их осколков скреплялись углекислым кальцием. Известняк состоит в основном из минерала кальцита СаСО₃ и примесей глины, доломита, кварца и др. Плотность известняка 1700...2600 кг/м³, прочность при сжатии 10...100 МПа. Цвет белый, от желтоватого до бурого. Известняк используют для производства щебня, облицовочных плит и архитектурных деталей, а также для производства извести и портландцемента.

     Известняк-ракушечник — пористая горная порода, состоящая из раковин и их обломков, сцементированных известковым веществом. Плотность 900...2000 кг/м³, предел прочности при сжатии 0,4...15,0 МПа и более. Применяют для изготовления стеновых камней и блоков, а также в качестве заполнителя для легких бетонов.

     Мел — землистая горная порода, состоящая почти из чистого карбоната кальция. В качестве примесей встречаются глинистые вещества и зерна кварца. Мел обладает высокой дисперсностью. Цвет его белый. Применяют в качестве белого пигмента, для приготовления замазки, а также при производстве извести, портландцемента и стекла.

     Диатомиты — слабо сцементированная, очень пористая кремнеземистая порода, состоящая от панцирей диатомовых водорослей и частично из скелетов животных организмов. Плотность 400...1000 кг/м³, пористость 60...70%.

     Трепелы — очень легкая глиноподобная порода, содержащая аморфный кремнезем в виде мельчайших шариков опала. Плотность 500...1200 кг/м³, пористость 60...70%, коэффициент теплопроводности 0,17...0,23 Вт/(м∙°С).

     Применяют диатомиты и трепелы для изготовления теплоизоляционных материалов, легкого  кирпича, а также в производстве гидравлических вяжущих в качестве активных минеральных добавок.

     Механические  отложения образовались в результате физического выветривания горных пород  под влиянием воды и температуры. Продукты разрушения переносились ветром и особенно водными потоками на различные  расстояния и оседали. Так образовались глины, песок, щебень и гравий из массивных  горных пород.