Класифікація гірських порід, природних кам’яних матеріалів і виробів з них

Методичні вказівки

до виконання лабораторної роботи «Природні кам’яні матеріали»

з курсу «Будівельне матеріалознавство»

(для підготовки бакалаврів напрямку 0601 – «Будівництво»)

 

 

Вінниця – ВНТУ – 2012

Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи «Природні кам’яні матеріали»з курсу «Будівельне матеріалознавство» (для підготовки бакалаврів напрямку 0601 – «Будівництво»). Укл. Очеретний В.П., Ковальський В.П. – Вінниця: ВНТУ, 2012 – 25 с.

 

 

Укладачі: к.т.н., доцент В.П. Очеретний, к.т.н., доц. В.П. Ковальський

 

Рецензент: д.т.н., проф. І.Н. Дудар

 

 

Рекомендовано кафедрою Містобудування та архітектури, протокол № __ від ___.____.12 р.

 

Природними кам’яними матеріалами називають матеріали і вироби, які одержують механічною обробкою (подрібненням, розколюванням тощо) гірських порід, не змінюючи їхньої природної структури та властивостей.

Гірська порода – мінеральна маса постійного складу з одного або декількох мінералів.

Мінерал – речовина, яка утворилась у земній корі внаслідок різних фізико-хімічних процесів, і є однорідною за своєю будовою, хімічним складом і фізичними властивостями.

Класифікація гірських порід, природних кам’яних матеріалів і виробів з них

Гірські породи, природні кам’яні матеріали й вироби з них класифікують за такими ознаками:

- за походженням (геологічна, генетична класифікація);

- за середньою густиною (в сухому стані): важкі (ρ_m > 1800 кг/м³), середні (ρ_m > 1500-1800 кг/м³), легкі (ρ_m ≤ 1000-1500 кг/м³);

- за границею міцності при стиску (кгс/см²) марки: М4, М7, М10, М15, М25, М35, М50, М75, М100, М125, М200, М300, М400, М500, М600, М800, М1000 (відповідно у МПа від 0,4 до 100). Відповідно камені М4-М100 – низькоміцні (слабкі), М125-М400 – середньої міцності, М500 і вище – високоміцні;

- за морозостійкістю: марки: F10, F15, F25, F50, F100, F200, F300, F500;

- за коефіцієнтом розм’якшення: 0,6; 0,75; 0,8; 0,9; 1,0 (для зовнішніх стін споруд – не менше 0,6; для фундаментів, дорожніх та гідротехнічних споруд – не менше 0,8);

- за видом використання: в природному стані, після спеціальної механічної обробки (розпилювання, тесання, шліфування тощо), що надає виробові заданої форми і зовнішнього вигляду;

- за ступенем обробки розрізняють грубооброблені кам’яні матеріали (бутовий камінь, щебінь, гравій, пісок), штучні вироби (колоті й пиляні вироби для мурування і облицювання стін, влаштування підлог, дорожніх покриттів, гідротехнічних споруд тощо) і профільовані деталі.

Генетична класифікація гірських порід

Найбільш поширеною є класифікація гірських порід за походженням, або генетична (рис. 1).

Осадові породи

Механічні відклади (уламкові породи) утворилися внаслідок руйнування гірських порід різного походження. Сипкі механічні відклади розрізняють за крупністю зерен. Найкрупнішими є валуни (понад 300 мм) та булижники (150…300 мм). Гравій – це обкочені зерна розмірами від 5 до 150 мм. Піски є сипкою сумішшю кварцових та інших зерен розмірами від 0,16 до 5,0 мм. Дрібніші зерна називають пилуватими частинками: це нанесені вітром відклади – лес, а також найтонкіші відклади, нанесені водою – мул. Найбільш дисперсними є глини, розмір зерен яких не перевищує 0,005 мм.

За хімічним складом глини – це водні алюмосилікати з різними домішками. Найпоширеніші мінерали глин – каолініт, монтморилоніт, галуазит.

Зцементовані зерна піску називають пісковиком, а зцементовані обкачані зерна гравію – конгломератом, агострокутні – брекчією.

Хімічні осади (хемогенні породи) утворилися внаслідок випадання в осад речовин, що перейшли у водний розчин під час руйнування гірських порід. Вони є наслідком зміни умов середовища, взаємодії розчинів різного складу і випарування. До них відносять вапняки, вапнякові туфи CaСO₃ (використовують для зовнішнього облицювання будівель, у виробництві цементу і вапна), магнезити МaСO₃ (використовують у виробництві вогнетривких матеріалів), доломіти CaСO₃^.МaСO₃ (використовують у виробництві вогнетривких матеріалів, переробляються на щебінь), гіпси CaSO₄^.2Н₂О (використовують у виробництві гіпсових в’яжучих та виробів, цементів), ангідрити CaSO₄ (використовують там, де і гіпс, для внутрішнього облицювання приміщень), барити.

Органогенні відклади утворилися внаслідок відкладання організмів у прісних і морських водоймах.

Діатоміт складається з аморфного опалоподібного кремнезему SiO₂^.nH₂O (70%). Колір білий, сірий, жовтуватий. Використання (див. трепел).

Трепел за зовнішнім виглядом, складом і властивостями дуже подібний до діатоміту, але містить аморфний кремнезем переважно у вигляді дрібних кульок опалу. Використовується як активна мінеральна добавка до цементів і у виробництві теплоізоляційних матеріалів.

Опока – порода, утворена внаслідок ущільнення й цементування трепелів та діатомітів. Цементуючою речовиною є аморфний кремнезем, іноді карбонат кальцію (вапняна опока). Має середню густину 600…1800 кг/м³; міцність при стиску 5…15 МПа; легко піддається обробці. Застосовують як стіновий матеріал, заповнювач для легкого бетону.

Крейда – біла, м’яка вапнякова порода, затверділий морський осад. На 90..98% складається з СаСО₃, містить домішки глинистих частинок. ЇЇ застосовують для виробництва вапна, цементу й скла, приготування фарб, замазок, шпаклівок тощо.

Вапняк-черепашник СаСО₃ – це пориста порода, що складається з черепашок і панцирів молюсків, слабко зцементованих вапняковою речовиною, містить домішки глини, кремнезему. Має середню густину 800…1800 кг/м³; міцність при стиску 0,4…15 МПа; легко піддається розпилюванню. З вапняку виготовляють штучні камені для мурування фундаментів, стін, облицювальні матеріали, сходи. Використовують також при виробництві вапна і цементів, відходи обробки – як заповнювач для бетонів і розчинів.

ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

1. Отримати колекцію гірських порід.

2. Провести візуальний огляд колекції.

3. Визначити для отриманої колекції основні ознаки, характерні для гірських порід.

4. Виконати попередній опис гірських порід.

5. Порівняти отриманий опис з характеристиками породоутворюючих мінералів (табл. 2).

6. Визначити генетичну класифікацію гірських порід (рис. 1).

7. Заповнити Журнал опису та визначення гірських порід за зовнішніми ознаками (табл. 4).

8. У висновках дати рекомендації щодо можливих областей використання гірських порід колекції у будівництві (на основі даних табл. 2-3).

Таблиця 4 – Журнал опису та визначення гірських порід за зовнішніми ознаками

Характеристика	Назва породи
1. Колір (світлий або темний)
2. Структура (будова) (кристалічна, порфірована, скловидна, зерниста)
3. Текстура (щільна, сланцювата, шарова, лускоподібна, волокниста, пориста, ніздрювата, землиста)
4. Блиск (металевий, напівметалевий, скляний, перламутровий, жирний, тьмяний, матовий)
5. Мінералогічний склад
6. Група породоутворюючих мінералів
7. Твердість (за шкалою Мооса)
8. Середня щільність
9. Межа міцності при стиску
10. Специфічні властивості (не має, якщо є, то які)
11. Генетична класифікація (група, підгрупа)

 

Висновок: __________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Контрольні запитання

1. Що таке природні кам’яні матеріали, мінерал і гірська порода?

2. За якими ознаками і як класифікують гірські породи, матеріали і вироби із них?

3. Що таке породоутворюючий мінерал? Які є основні групи породоутворюючих мінералів?

4. Генетична класифікація гірських порід.

5. Як утворилися магматичні, осадові, метаморфічні гірські породи?

6. Вивержені глибинні, вилиті і уламкові гірські породи. Спосіб утворення. Які їх основні властивості та область застосовування?

7. Група осадових порід: механічні відклади, хімічні осади та органогенні відклади. Спосіб утворення. Які їх основні властивості та область застосовування?

8. Метаморфічні гірські породи: видозмінені вивержені та осадові. Спосіб утворення. Які їх основні властивості та область застосовування?

9. Основні способи виготовлення і обробки кам’яних матеріалів.

10. Які основні технічні характеристики природних кам’яних матеріалів?

11. Класифікація і області застосовування матеріалів і виробів із природного каменю залежно від ступеня обробки.

12. За якою сукупністю характеристик визначають мінерали та гірські породи?

Методичні вказівки

до виконання лабораторної роботи «Природні кам’яні матеріали»

з курсу «Будівельне матеріалознавство»

(для підготовки бакалаврів напрямку 0601 – «Будівництво»)

 

 

Вінниця – ВНТУ – 2012

Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи «Природні кам’яні матеріали»з курсу «Будівельне матеріалознавство» (для підготовки бакалаврів напрямку 0601 – «Будівництво»). Укл. Очеретний В.П., Ковальський В.П. – Вінниця: ВНТУ, 2012 – 25 с.

 

 

Укладачі: к.т.н., доцент В.П. Очеретний, к.т.н., доц. В.П. Ковальський

 

Рецензент: д.т.н., проф. І.Н. Дудар

 

 

Рекомендовано кафедрою Містобудування та архітектури, протокол № __ від ___.____.12 р.

 

Природними кам’яними матеріалами називають матеріали і вироби, які одержують механічною обробкою (подрібненням, розколюванням тощо) гірських порід, не змінюючи їхньої природної структури та властивостей.

Гірська порода – мінеральна маса постійного складу з одного або декількох мінералів.

Мінерал – речовина, яка утворилась у земній корі внаслідок різних фізико-хімічних процесів, і є однорідною за своєю будовою, хімічним складом і фізичними властивостями.

Класифікація гірських порід, природних кам’яних матеріалів і виробів з них

Гірські породи, природні кам’яні матеріали й вироби з них класифікують за такими ознаками:

- за походженням (геологічна, генетична класифікація);

- за середньою густиною (в сухому стані): важкі (ρ_m > 1800 кг/м³), середні (ρ_m > 1500-1800 кг/м³), легкі (ρ_m ≤ 1000-1500 кг/м³);

- за границею міцності при стиску (кгс/см²) марки: М4, М7, М10, М15, М25, М35, М50, М75, М100, М125, М200, М300, М400, М500, М600, М800, М1000 (відповідно у МПа від 0,4 до 100). Відповідно камені М4-М100 – низькоміцні (слабкі), М125-М400 – середньої міцності, М500 і вище – високоміцні;

- за морозостійкістю: марки: F10, F15, F25, F50, F100, F200, F300, F500;

- за коефіцієнтом розм’якшення: 0,6; 0,75; 0,8; 0,9; 1,0 (для зовнішніх стін споруд – не менше 0,6; для фундаментів, дорожніх та гідротехнічних споруд – не менше 0,8);

- за видом використання: в природному стані, після спеціальної механічної обробки (розпилювання, тесання, шліфування тощо), що надає виробові заданої форми і зовнішнього вигляду;

- за ступенем обробки розрізняють грубооброблені кам’яні матеріали (бутовий камінь, щебінь, гравій, пісок), штучні вироби (колоті й пиляні вироби для мурування і облицювання стін, влаштування підлог, дорожніх покриттів, гідротехнічних споруд тощо) і профільовані деталі.