1.Генетическая классификация горных пород.

Информация о документе:

Дата добавления: 22/02/2015 в 18:08
Количество просмотров: 21
Добавил(а): Алёна Алёхина
Название файла: 1_geneticheskaya_klassifikaciya_gornyh_porod.docx
Размер файла: 156 кб
Рейтинг: 0, всего 0 оценок

1.Генетическая классификация горных пород.

1.Генетическая классификация горных пород.

Горные породы представляют собой скопления одного или нескольких минералов. Минераламиназывают однородные по химическому составу и физическим свойствам составные части горной породы. Большинство минералов – твердые тела, иногда встречаются жидкие(самородная ртуть). В зависимости от условий формирования горные породы делят на три генетические группы: 1) магматические породы, образовавшиеся в результате охлаждения и затвердевания магмы; 2) осадочные породы, возникшие в поверхностных слоях земной коры из продуктов выветривания и разрушения различных горных пород; 3) метаморфические породы, являющиеся продуктом перекристаллизации и приспособления горных пород к изменившимся в земной коре физико-химическим условиям.

2.Влияние условий образования на структуру и свойства горных пород

1)магматические: основные породообразующие минералы магматических пород:кварц и его разновидности; полевые щпаты(самые распр.-ортоклаз,плагиоклазы);железисто-магнезиальные силикаты(самые распр.-авгит,роговая обманка);слюды(самые распр.-мусковит и биотит).

а)глубинные:гранит, сиенит, диорит,габбро.

б)излившиеся:порфиры, базальт,

диабаз, трахит, андезит,пемза, вулканический пепел, вулканические туфы, туфолавы

2)осадочные: Главные породообразующие минералы: кремнеземистые минералы: опал, халцедон, кварц ;

Карбонаты: кальцит, доломит, магнезит;

Глинистые минералы : каолонит ,гидрослюды;

Сульфаты: гипс,ангидрит.

Осадочные делят на: 1)обломочные породы:

а)рыхлые:гравий, глинистые породы, каолиновые глины, полимиктовые глины;(породы,оставшиеся на месте разрушения пород или перенесенные водой,льдом или ветром)б)сцементированные: песчаник,конгломераты,брекчии.

2)химические осадки:известняковые туфы,магнезит,гипс ,ангидрит

(породы,образовавшиеся из продуктов разрушения пород,перенесенных водой в растворенном виде)

3)органогенные породы:скелеты губок,кораллов,раковин,панири ракообразных, известняк-ракушечник,диатомит,трепел.

3)метаморфические:

Главные породообразующие минералы: полевые шпаты, кварц,слюда, роговая обманка, большинство пироксенов,кальцит ,доломит.

К метаморфическим относятся: гнейс,кварцит,мрамор.

По плотности:тяжелые-более 1800 кг/м3,легкие менее 1800 кг/м3.По пределу прочности при сжатии(МПа) на марки:для тяжелых-от 10 до 100,для легких-от 0,4 до 20. По морозостойкости :F15-500(тяжелые), F10-25(легкие).По степени обработки различают грубообработанные(бутовый камень,щебень ,графий,песок),профилированные (камни.плиты,профильные изделия для облицовки зданий и сооружений)

3.Применение природных каменных материалов в строительстве:

По способу изготовления природные камен.материалы и изделия можно разделить на пиленые(стеновые камин и блоки,облицовочные плиты и плиты для поля)и колотые(бортовые камни,камни тесаные,брусчатка и шашка для мощения и др)

По виду обработки природные камен.материалы можно разделить на след.основные виды:

1)грубообработанные камен.материалы(бутовый и валунный камни,гравий и песок)

2)штучный камень и блоки правильной формы(для кладки стен и др.)

3)плиты с различно обработанной поверхностью(облицовочные для стен,чистого пола и др.)

4)профилированные детали(ступени,подоконники,пояски,наличники,капители колонн и.т.д)

5)изделия для дорожного строительства(бортовой камень,брусчатка и шашка для мощения)

4.Магматические горные породы: механизмы образования, особенности строения. +

5.Минеральный состав магматических горных пород, свойства, применение в строительстве

Главной составляющей изверженых пород является кремнезем SiO2 ). Образование магматических пород связано с проблемами происхождения земли и строения Земли. Магматические горные породы в зависимости от условий происхождения делятся на:

1)Глубинные- это породы, образовавшиеся при застывании магмы на разной глубине в земной коре(гранит, сиенит,габбро ,диорит)

2)Излившиеся-породы,которые образовались при излиянии магмы из глубин и затвердении на поверхности(профиры,трахит,андезит,диабаз,базальт,пемза,вулканический пепел и др.)

Глубинные породы и их свойства:малая пористость,большая плотность

(2600-3000 кг /м3 ), высокая прочность (при сжатии100 -300 МПа),низкое водопоглощение (менее 1 % по объему),морозостойкость. Обработка таких пород из-за высокой прочности затруднительна, но благодаря высокой плотности хорошо полируются и шлифуются.

Граниты обладают благоприятным для строительного камня минеральным составом, отличающимся высоким содержанием кварца(25-30%),натриево-калиевых шпатов(35-40%) и плагиоклаза(25-30%). Прочность при сжатии (120-250МПа),малая пористость(меньше 1,5 %). Благодаря высокой кислостойкости, граниты применяют в качестве кислотоупорной облицовки. Из всех изверженных пород граниты наиболее широко используются в строительстве,так как они явл. Самыми распространенными.

Излившиеся горные породы:

Порфиры по своему минеральномусоставу близки кгранитам,а также сходны по прочности, пористости, водопоглощению.

В строительстве применяют кварцевые и бекварцевые профиры.

Трахитыпо своему минеральному составу схожи с сиенитами,но более пористы, предел прочности при(60-70 МПа),легко обрабатываются,но не полируются.Трахиты используют в качестве строительного камня.

Андезиты желтовато-серового цвета, содержит плагиоклазы,роговую обманку,пористая структура,плотность(2700-3100кг /м3),предел прочности при сжатии (140-250МПа).

Диабазы- порода мелкозернистая, имеют черный цвет,отличаются высокой твердостью,прочностью(300-400 МПа) и ударной вязкостью.Дибаз применяют в виде брусчатки для мощения дорог;щебень из него используют для изготовления морозостойких высокопрочных бетонов

Базальт-порода темного цвета,очень плотная,скрытокристаллическая или тонкозернистая,иногда порфировая. Базальт состоит из плагиоклаза,авгита. Плотность базальта 2,9-3,3 г /см3, предел прочности при сжатии 110-500 МПа.Базальт вижу большой твеордости и хрупкости трудно обрабатывается,но хорошо полируется. Применяют в качестве бутового камня и щебня для бетонов.Также применяют в дорожном строительстве в виде брусчатки и шашки(для мощения дорог);равномерно –зернистые разновидности используют для облицовок.Базальт является сырьевым материалом для литых каменных изделий и базальтового волокна.


6.Породообразующие минералы магматических горных пород: химический состав, свойства.

основные породообразующие минералы магматических пород:кварц и его разновидности; полевые щпаты(самые распр.-ортоклаз,плагиоклазы);железисто-магнезиальные силикаты(самые распр.-авгит,роговая обманка);слюды(самые распр.-мусковит и биотит).

Кварцсостоит из кремнезема( диоксида кремния SiO2 ) обычно прозрачен, белого молочного цвета, блеск жирный, спайность отсутствует, излом раковистый твердость 7, плотность 2,6 г/см3, выветривается слабо, прочность при сжатии 2000 МПа, химически устойчив,плавится при температуре около 1700 С.

Полевые шпаты - распространенные минералы в магматических породах.Главными разновидностями полевых шпатов являются ортоклаз и Ортоклазы-K2 O*Al 2O 3*6SiO 2 прямораскалывающийся

.твердость-6-6,5;плотность 2,57 г/см3.Плавится при 1170 С,полное расплавление при 1450 градусах С. Плагиоклазы-косораскалывающиеся,например альбит: Na 2O*Al 2O3 *6SiO. У полевых шпатов плотность 2,5-2,7; температура плавления 1200-1600 град., предел прочности при сжатии= 120-170 МПа,при выветривании из полевых шпатов получается группа алюмосиликатов(глина)Группа алюмосиликатов(слюда,полевые шпаты).

Слюды-минералы с совершенной спайностью в одном направлении , способны расщепляться на тончайшие упругие пластинки. По химическому составу они представляют собой водные алюмосиликаты сложного состава. Наиболее распространенные-мусковит(светлая алюминиевая слюда) и биотит((железисто -магнезиальная слюда темного цвета). Плотность слюд 2760-3200 кг/м3,твердост 2-3,стойкость биотита меньше, чем мусковита. Присутствие слюд в горных породах снижает прочность и стойкость породы, затрудняет ее шлифовку и полировку.

Группа железисто-магнезиальныхпород(пироксены.амфиболы,роговая обманка)

Амфиболы- группа минералов подкласса ленточных силикатов.

Общая формула: R7[Si4O11]2(OH)2, где R=Ca,Mg, Fe. Амфиболы имеют вытянутый облик кристаллов, совершенную спайность.

Роговая обманка- Ca 2(Mg,Fe,Al)5 (Al,Si)8 O22 (OH)2 сложный алюмосиликат кальция, цвет чёрный или темно-зеленый, имеет плотность 3000-3400 кг/ м3 и твердость 5-6. Группы: пироксены, амфиболы, роговая обманка, прочность при сжатии 300 -400,высокая стойкость к выветриванию.

7.Осадочные горные породы: условия образования:

Осадочная порода образуется в рез-те переотложения выветривания и разрушения различных пород,химического и механического выпадения осадки из воды,жизнедеятельности растений.

В зависимости от условий образования осадочные породы делят на три основыне группы:1)обломочные породы:

а)рыхлые:гравий, глинистые породы, каолиновые глины, полимиктовые глины;(породы,оставшиеся на месте разрушения пород или перенесенные водой,льдом или ветром)б)сцементированные: песчаник,конгломераты,брекчии.

2)химические осадки:известняковые туфы,магнезит,гипс ,ангидрит

(породы,образовавшиеся из продуктов разрушения пород,перенесенных водой в растворенном виде)

3)органогенные породы:скелеты губок,кораллов,раковин,панири ракообразных, известняк-ракушечник,диатомит,трепел.




8.Минеральный состав осадочных горных пород, свойства, применение в строительстве.

1)обломочные

Гравий-крупнообломная рыхлая порода,состоящая из окатнных зерен(от 5 до 150мм).Песок и гравий применяют в качестве заполнителей для бетона в дорожном строительстве. Пески служат компонентом сырьевой смеси в производстве стекла, керамических изделий и др.

Глинистые породы-

Слагаются более чем из 50% частиц мельче 0,01 мм,причем многие из них имеют размеры меньше 0,001мм.

Полимиктовые глины характерны наличием двух или нескольких минералов,причем ни один из не является преобладающим.Глины являются также компонентом сырьевой смеси в производстве цемента. Их используют как строительный материал при возведении земляных платин(экранов)

Доломит- плотный ивестняк.Применение:

Производство огнеупоров.Также используют в виде бутового камня для фундаментов,стен неотапливаемых зданий или жилых домов в районах с теплым климатом,а наиболее плотные породы применяют в виде плит и фасонных деталей для наружной облицовки зданий.

Органногенные: в результате отложения и цементирования продуктов жизнедеятельности и останков животных и растений.

Мел-для приготовления побелки,шпаклевки,замазок,вяжущих веществ,производства стекла,раковин

Ракушечник-раковины,природный цемент.Плотность 0,6-1,5 г /см3.Повышенная пористость,водопоглощение, воздухопроницаемость.Применение: устройство стен, но требуется оштукатуривание,фундаменты,цолколи этажей.

Диатомит- состоит из морских водорослей белого цвета, реже серый,желтоватый 0,3-1 г/см3,пористость 70-80%

Трепел-изоляционный материал,активная минеральная добавка.




9.Породообразующие минералы осадочных горных пород: химический состав, свойства.

Группа кремнезема.

Наиболее распространенные минералы этой группы-кварц,опал,халцедон.

Кварц-диоксид кремния SiO2,в кристаллической форме.Плотность-около 2650 кг/м3,твердость-7, прочность при сжатии 2000 МПа. Кварц имеет различную окраску(бесцетную,желтую,молочную),стеклянный блеск.В осадочных породах присутствует кварц магматического происхождения и кварц осадочный. Осадочный кварц отлагается из растворов ,а также образуется в результате перекристаллизации опала и халцедона.

Опал-(SiO2*mH2O)-аморфный минерал ,содержание воды в нем колеблется от 2 до 4 % и достигает иногда 34%.,менее плотен ,чем кварц( 1900-2500 кг /м3 ).Обладает повышенной микропористостью и высокодисперсной структурой,твердость 5-6,хрупкий,цвет зависит от наличия примесей.

Халцедон- (SiO2)-волокнистая или скрытокристаллическая разновидность кварца. Цвет белый,серый ,светло-желтый,бурый.зеленый. Плотность 2,6 г /см3,твердость 6. Халцедон является продуктом кристаллизации опала,а также выпадает непосредственно из растворов,отлагаясь совместно с опалом и кварцем.

Группа карбонатов:

(кальцит,доломит,магнезит)

Кальцит (СаСО3) имеет плотность 2700 кг/м3, твердость 3. Кальцит растворяется в кислотах,в обычно воде-мало. Это распространенный минерал, слагающий различные виды известняков.Окраска белая,серая иногда он прозрачен. Магнезит(MgCO3) имеет плотность 2900-3100 кг /м3, твердость 3,5-4.5.Бесцветный,белый ,желтый ,коричневый,серый минерал.Расвторяется в соляной кислоте при нагревании.Имеет высокую огнеупорность и вяжущие свойства.

Доломит- CaCO3-MgCO3) по физическим свойствам близок к кальциту,но более тверд 3,5-4.Плотность 2900 кг/ м3.Бесцветный или белый,часто с желтоватым или буроватым оттенком минерал.

Группа глинистых минералов:

каолинит, гидрослюды, монтмориллонит). Глинистые минералы играют важную роль в составе осадочных пород. Они слагают глины, и могут находится в качестве примеси,изменяя физико-химические свойства. Каолинит( Al2О3 *2SiO2 *2H 2О) водный силикат алюминия, образуется при выветривании полевых шпатов и слюд. Цвет каолинита без примесей- белый, плотность 2600 кг /м3

твердость -1. Каолинит и другие водные алюмосиликаты являются основными в глинах, они часто встречаются в виде

примесей в известняках, песчаниках, гипсовых и других осадочных породах. Наличие этих примесей понижает водо - и морозостойкость пород. Гидрослюды

образуются при разложении слюд и других силикатов,

используют в строительстве как пористые заполнители. Монтмориллонит образуется в условиях щелочной среды и выветривании, слагает различные виды глин, служит цементирующим материалом в песчаниках.Примеси глинистых минералов

резко понижает водостойкость и морозостокойсть.

Группа сульфатов:

(гипс,ангидрит)

Гипс(CaSO4-2H2O) минерал кристаллического строения, его кристаллы имеют зернистое, пластинчатое,игольчатое,волокнистое строение.Он белого цвета.Плотность 2300 кг/ м3.,твердость 2,сравнительно легко растворяется в воде,используется в производстве вяжущих веществ.

Ангидрит (CaSO4) - безводная разновидность гипса.

Плотность ангидрита 2900-3000 кг /м3,твердость 3-3,5.Иногда применяют как облицовочный материал для внутренних отделок зданий и сооружений.

10.Метаморфические горные породы: условия образования, особенности строения, минеральный состав, свойства, применение в строительстве

Видоизмененные горные породы образовались превращением горных пород в земной коре под действием высоких температур, давления и подвижки земной коры. Главные породообразующие минералы:полевые шпаты, кварц,слюда, роговая обманка, кальцит,доломит. Основные разновидности метаморфических г.пород:

Гнейс-состав как у гранита(кварц 20%,ортоклаз 40-70%, слюда 5-15%)Структура-зернисто-кристаллическая.Сланцевость понижает морозостойкостьи прочность. Применение:при бутовой кладке, для кладки фундаментов, в качестве материала для щебня и отчасти в виде плит для мощения дорог.

Кварцит-мелкозернистые кварцевые песчинки, песчинки не видны.

Кварциты содержат 95-99% SiO2,высокая огнеупорность(до 1710-1770 град.С) и высокая прочность на сжатие(100-455МПа).

Применение:используют в качестве подферменных камней в мостах,в виде бута.щебня и брусчатки для мощения дорог,а кварциты с красивой и неизменяющейся окраской идут на облицовку зданий,сырье для изготовления огнеупоров.

Мрамор-крупнозернистая плотная карбонатная порода, состоит из плотного известняка, в основе кальцит (карбонат кальция), отсутствует цемент (спайка из-за температуры и давления).Горная порода, так как однороден.Прочность при сжатие 100-300 МПа,но легко подается обработке.Плотность 2,9 г/ см3,хорошо пилится,полируется,но истираем,низкая атмосферостойкость хим.устойчивость,не переносит резких перпадов температур.

Применение:для внутренней отделки стен зданий,ступеней,лестниц,в виде неска или мелкого щебня (крошки)используют для цветных штукатурок при изготовлении облицовочного декоративного бетона.

Сланцы имеют мелкозернистое строение. Полнокристаллическая структура. Хорошо колется.Состав:кварц,полевые шпаты,слюда,глина.

Плотность 2700-2800 кг/ м3,пористость до 3 %,прочность 50-240 МПа.Применение:

Кровельный материал.

11.Выветривание природных каменных материалов. Защита природного камня от разрушения

Непременным условием длительной службы каменных материалов в сооружениях является правильный их выбор с учетом эксплуатационной среды, химико-минералогического состава и структуры материала. Однако даже самые прочные породы, из которых выполнен материал, под непрерывным механическим и химическим воздействием атмосферных факторов и различных микроорганизмов разрушаются. Этот процесс по аналогии с разрушением горных пород на земной поверхности называют выветриванием.

Основные причины выветриванияприродных каменных материалов в сооружениях: замерзание воды в порах и трещинах, вызывающее внутреннее напряжение; частое изменение температуры и влажности, вызывающее появление микротрещин; растворяющее действие воды и понижение прочности при водонасыщении; химическая коррозия под действием газов (О2, СО2 и др.), содержащихся в атмосфере, и веществ, растворенных в грунтовой или морской воде. Различные микроорганизмы и растения (мхи, лишайники), поселяясь в порах и трещинах камня, извлекают для своего питания щелочные соли и выделяют органические кислоты, вызывающие биологическое разрушение камня.

Стойкость материалов против выветривания тем выше, чем меньше их пористость и растворимость. Поэтому все мероприятия по защите каменных материалов от - выветривания направлены на предохранение их от воздействия воды и на повышение поверхностной плотности. Эти меры могут быть конструктивными и химическими.

Конструктивно защиту конструкций от увлажнения осуществляют путем устройства надлежащих стоков воды, придания каменным материалам гладкой поверхности и такой формы, при которых вода, попадающая на них, не задерживается и не проникает внутрь материала.

К химическим мероприятиямотносят создание на лицевой поверхности камня плотного водонепроницаемого слоя или ее гидрофобизацию. Одним из способов повышения поверхностной плотности является флюатирование, при котором карбонатные породы пропитывают солями кремнефтористододородной кислоты, например флюатом магния. В результате происходящей реакции:

2CaCO3 + MgSiF6 = 2CaF2 +MgF2 + SiO2 + 2CO2. в поверхностных порах камня выделяются практически нерастворимые в воде фториды кальция и магния и кремнезем, уменьшая пористость и водопоглощение поверхностного слоя и несколько препятствуя загрязнению облицовки пылью. Некарбонатные пористые породы предварительно обрабатывают водными растворами кальциевых солей, например хлористым кальцием, а после просушки — содой, затем флюатом.

Гидрофобизация, т. е. пропитка пористого каменного материала гидрофобными (водоотталкивающими) составами, препятствующими проникновению влаги в материал, также повышает их стойкость против выветривания.

Хорошие результаты дает пропитка кремнийорганическими жидкостями и другими полимерными материалами, а также растворами парафина, стеарина или металлических мыл (алюминиевого, цинкового и др.) в легкоиспаряющихся органических растворителях (бензине, лаковом керосине и т. д.).

Долговечность пористого камня значительно увеличивает пропитка его поверхностного слоя раствором мономера с последующей полимеризацией мономера в порах камня при термокаталитической или радиационной обработке.

12.Способы обработки горных пород, типы фактур обработанного камня.

Используя ударную и абразивную обработку,природному камню придают ту или иную фактуру-различный характер поврехности.

Ударная обработка заключается в окалывании поверхности камня с помощью камнетесного инструмента со сменными наконечниками:для тески пользуются широким долотом-скарпелью,скалывание неровностей производят спицей-остроконечным долотом,для чистой обработки лицевой поверхности применяют бучарду со средней и мелкой насечкой.Ударная обработка дает возможность получить след.фактуры:скальную с буграми и впадинами, как при естестевнном расколе породы;рифленую с правильным чередованием гребней и впадин глубиной до 2 мм;бороздчатую с параллельными перерывистыми бороздакми 0,5-1мм;

Точечно-шероховатую с точечными углублениями 0,5-2мм.

Абразивная обработка

Включает распиливание, фрезирование,шлифование и полирование.

Блоки из известняка, мрамора и др.пород распиливают при помощи рамных пил,армированных твердо-сплавными вставками или снабженных алмазными резцами.

Алмазными резцами можно изготовить плиты тонкие плиты толщиной 5-10мм, поэтому из 1м3 камня получают 40-45 м2 плит,что обуславливает их низкую себестоимость; к тому же обеспечивается чистота поверхности резания.Для получения профилированных изделий(ступеней,поясков,карнизов)на