Какие свойства у гранита и известняка

Осадочная горная порода известняк – издревле используемый человеком природный материал, широко применяемый в строительном деле. Но применение известняка не ограничивается только строительством, материал также служит сырьем при создании скульптур или флюсом в металлургии (для создания сварочных швов), может быть использован как вспомогательное средство в химической и пищевой промышленности.

Известковые породы встречаются самых разных оттенков, наиболее распространенные цвета:

• серый;




• серо-белый;




• светло-серый;




• светло-желтый;




• бело-розовый.

Из всех видов природного камня известняк отличается невысокой стоимостью, поэтому с коммерческой точки зрения он выгоден, и изделия из него пользуются хорошим спросом.

Виды известковых пород

Известняк в природе чаще всего встречается в виде ракушечника, образуется из органических остатков в мелких водоемах, также может залегать в виде пластов. При этом известковые породы бывают:

• пористыми;




• плотными;




• мраморовидными.

Плотные материалы чаще всего берутся для производства облицовочных плит, некоторые виды этого камня отличаются превосходной морозостойкостью. Не зря же Египетские пирамиды, где использовался известняк в качестве облицовки, дожили до наших дней, многие старинные сооружения прекрасно сохранились.

Пористые породы характеризуются разнообразием, их делят на виды:

• пизолитовые;




• известковый туф;




• оолитовые;




• ракушечник.

Ракушечный известняк в основном состоит из раковин и обломков, очень мелкий ракушечник представляет собой мел. Оолитовая порода – это материал, состоящий из мелких шариков, в каждом из которых находится мелкий предмет (песчинка, часть ракушки и т.п). Пизолитовый известняк аналогичен оолитовому, только структура у него более крупная. Известковый туф является мягким камнем с большим содержанием карбоната кальция, характеризуется самой высокой пористостью среди всех подобных материалов.

Составы известковых пород

Природная известковая порода представляет собой карбонат кальция CaCO³(56 процентов) в сочетании с углекислым газом (44 процента), соединение в виде твердых кристаллов белого (светлого) цвета. Это вещество может растворяться в растворах кислот, после чего получается малоустойчивая угольная кислота, легко разлагающаяся на CO2и H2O. Также в составе известняка в небольшом количестве присутствует MnCO3, FeCO3 и CaMg(CO3)2, а в доломитизированной породе содержится MgO (4-17 %).

Известняк, содержащий до 50 % частиц глины, называется мергелем, если количество магния в составе вещества увеличено, оно имеет название долмит. В природном меле содержится 99 процентов СаСО3, под воздействием давления и температур (в результате метафоризма) известняк может переформироваться в мрамор.

Свойства

Как и любой природный камень, известняк обладает определенными качествами, имеет свои преимущества и недостатки. Из основных свойств известняка и его характерных особенностей следует отметить:

• нерастворимость в воде;




• высокую температуру плавления (+1242 ºC);




• пластичность;




• долговечность;




• хорошие теплоизоляционные характеристики.

Известковые породы легко поддаются обработке: этот камень можно раскалывать, пилить, шлифовать, работать с ним с помощью ручного инструмента и на различных станках. Объемная масса породы зависит от ее типа, например, у ракушечника она равна примерно 800 кг/м3, у кристаллических типов – 2800 кг/м3. Плотность известняка находится в пределах 2700-2900 кг/м3, зависит от содержания примесей.

Прочность этого камня на сжатие разная, она может быть от 0,4 до 400 Мпа (самые слабые показатели – у ракушечников). Влажный материал нередко теряет свою прочность, а истиранию, износу и раздробленности легче подвергается известковый камень меньшей объемной массы. Кристаллические известняки обладают неплохой морозостойкостью, способны выдерживать до 300-400 циклов.

Добыча известняка

Горная известковая порода в природе встречается повсеместно, ее можно найти во многих речных или морских водоемах. Где добывают известняк в России:

• на Урале;




• в Поволжье;




• в Архангельской, Тульской, Ленинградской областях;




• на Северном Кавказе;




• в Краснодарском крае.

За рубежом известняк добывают в Испании, Турции, Италии, Греции, Израиле, особой популярностью пользуются испанские сорта камня, которые отличаются эстетичностью и долговечностью. Немало месторождений открыто в Средней Азии, на территории Африки, также запасы известняка имеются и в Северной Америке (горная система Аппалачи).

Добыча породы производится различными способами:

• взрывным методом;




• с помощью специализированных экскаваторов;




• с применением фрезерных комбайнов.

Самый простой и менее затратный способ – с использованием пиротехники, в результате взрыва удается получить камни самых разных размеров (от крупных валунов до мелкой крошки). Добытая порода вывозится на камнеобрабатывающее предприятие, где она сортируется и проходит обработку.

При экскаваторном методе машина вместо ковша оснащается специальным оборудованием, позволяющим разрыхлять породу. Затем насадка снова меняется на ковш, чтобы собрать измельченный камень и отправить его на переработку.

Применение фрезерных комбайнов является наиболее выгодным способом в карьерных работах, так как при этом нет выброса продуктов горения от взрыва, мелкой пыли, не нарушается устойчивость откосов карьера. При этом методе можно добиться нужной ширины породных блоков, не требуется дополнительная обработка известняка.

Применение известняка в современном строительстве

В наше время известняк широко используется для оформления экстерьера и интерьера строений, с помощью такого материала выполняется внешняя облицовка зданий, выкладка дорожек. Мраморовидные сорта природногокамня используются для изготовления кухонных столешниц, напольных покрытий, подоконников, барных стоек, колонн.

Граниты играют огромную роль в строении коры континентов Земли. Но в отличие от магматических пород основного состава (габбро, базальт, анортозит, норит, троктолит) , аналоги которых распространены на Луне и планетах земной группы, о существовании гранитов на других планетах солнечной системы имеются лишь косвенные свидетельства. Так имеются косвенные признаки существования гранитов на Венере. [1] Среди геологов существует выражение «Гранит — визитная карточка Земли». [2]

С другой стороны, есть веские основания полагать, что Земля возникла из такого же вещества, что и другие планеты земной группы. Первый состав Земли реконструируется как близкий составу хондритов. Из таких пород могут выплавляться базальты, но никак не граниты.

Эти факты привели первых же петрологов к постановке проблемы происхождения гранитов, проблемы, привлекавшей внимание геологов много лет, но и до сих пор далёкой от полного решения.

Автором одной из первых гипотез о происхождении гранитов стал Н. Боуэн — отец экспериментальной петрологии. На основании экспериментов и наблюдений за природными объектами он установил, что кристаллизация базальтовой магмы происходит по ряду законов. Минералы в ней кристаллизуются в такой последовательности (ряд Боуэна [3]), что расплав непрерывно обогащается кремнием, натрием, калием и другими легкоплавкими компонентами. Поэтому Боуэн предположил, что граниты могут являться последними дифференциатами базальтовых расплавов.
______________________________________________________________________________
Известня́к — осадочная горная порода органического, реже хемогенного происхождения, состоящая преимущественно из карбоната кальция (CaCO3) в виде кристаллов кальцита различного размера.

Известняк, состоящий преимущественно из раковин морских животных и их обломков, называется ракушечником. Кроме того, бывают нуммулитовые, мшанковые и мраморовидные известняки — массивнослоистые и тонкослоистые. При метаморфизме известняк перекристаллизуется и образует мрамор.

Входящий в состав известняка карбонат кальция способен медленно растворяться в воде, а также разлагаться на углекислый газ и соответствующие основания. Первый процесс — важнейший фактор образования карста, второй, происходящий на больших глубинах под действием глубинного тепла Земли, даёт источник газа для минеральных вод.
звестняк — широко распространённая осадочная порода, образующаяся при участии живых организмов в морских бассейнах. Это мономинеральная порода, состоящая из кальцита с примесями. Название разновидности известняка отражает присутствие в нём остатков породообразующих организмов, район распространения, структуру (например, оолитовые известняки) , примесей (железистые) , характер залегания (плитняковые) , геологический возраст (триасовые) .

Из известняков сложены целые горные цепи в Альпах, широко распространён и в других местах. У известняка нет блеска, он обычно светло-серого цвета, но может быть белым или тёмным, почти чёрным; голубоватым, желтоватым или розовым, в зависимости от состава примесей. В известняке встречаются останки скелетов древних животных.
Обжиг известняка даёт негашёную известь — древний вяжущий материал, до сего времени применяемый в строительстве. Одним из основных строительных материалов, получаемых из известняка, является известняковый щебень, который широко используется в дорожном строительстве и в производстве бетона. В металлургии известняк используется как флюс.

Гранит не только красивый, но и крепкий камень. Он имеет большую прочность при сжатии. Прочность при растяжении его составляет только от 1/60 до 1/40 предела прочности при сжатии. По размерам зерен различают граниты мелко, средне- и крупнозернистые. Лучше всего механическим воздействиям сопротивляются мелкозернистые граниты. Они более равномерно изнашиваются при истирании, устойчивее против выветривания и меньше растрескиваются при нагревании, чем средне- и крупнозернистые. Крупнозернистые граниты недостаточно огнестойки. При нагревании они увеличиваются в объеме и растрескиваются. Поэтому в жилых домах, капитальных зданиях гранитные ступени лестниц и плиты после пожара часто растрескиваются.

Граниты хорошо обрабатываются: шлифуются, обтесываются и полируются. Благодаря замечательным свойствам гранита, таким, как высокая прочность при сжатии (от 120 до 300 МПа), сравнительно небольшая прочность при растяжении, большая плотность, малое водопоглощение (менее 0,5 — 0,8% по объему), высокая морозостойкость, очень значительная теплопроводность, очень хорошее сопротивление истиранию, его широко применяют в качестве строительного и облицовочного материала.

На фундаментах из гранита покоятся монументальные сооружения; он идет на строительство мостов, набережных и цоколей крупных зданий; гранитная щебенка лежит в основании автострад; брусчаткой из гранита выложены улицы многих городов.

Мрамором в строительной практике называют метаморфические породы средней твердости, принимающие полировку. В мраморе почти всегда содержатся примеси других минералов, а также органические соединения. Примеси различно влияют на качество мрамора, снижая или повышая его декоративность. Наибольшей прочностью и наилучшей полируемостью отличаются мелкокристаллический мрамор с зубчатой связью зерен. Структурно однородные мраморы морозостойки. В подавляющем большинстве случаев мрамор хорошо поддается обработке любыми инструментами. Окраска мрамора зависит от примесей. По декоративным свойствам возможностям обработки и широте применения мрамор делят на белый, серый и цветной. Белый мрамор легко поддается обработке. Его технические характеристики позволяют пережить лютые морозы и механические повреждения, однако через некоторое время он может потерять свою красоту и блеск, потускнеть и покрыться желтыми пятнами. Именно из-за этого его следует с осторожностью применять при облицовке фасада. Серый мрамор хорошо обрабатывается и полируется. Его используют для наружной и внутренней облицовки.

Мрамор реагирует на кислоты, в том числе на пищевые, а также разрушаются от действия соляной кислоты.Мрамор применяется с античности как конструкционный и облицовочный архитектурный материал. Теплостойкие качества мрамора позволяют применять этот камень для наружной облицовки каминов или помещений с повышенной температурой. Коэффициент водопоглощения мрамора, также как и гранита, довольно низкий, поэтому его можно использовать при строительстве бассейнов и фонтанов.

Свойства вулканического туфа. Физико-механические характеристики варьируются в зависимости от вида камня. Например, степень спекания, в зависимости от которой выделяют спёкшиеся и сцементированные разновидности, определяет параметр прочности. Плотность породы составляет 2400-2610 кг/м3; объёмный вес варьируется от 1370 до 2050 кг/м3. Степень водопоглощения по весу может достигать 23,3 %. Морозостойкость данного материала невелика — около 25 циклов замерзания-оттаивания. Коэффициент водонасыщения варьируется в пределах 0,57-0,86, коэффициент размягчения — 0,72-0,89. Предел прочности вулканической породы при сжатии составляет 13,3-56,4 МПа. Для строительных целей большое значение имеет такая характеристика этого камня, как низкая теплопроводность (0,21 — 0,33 Вт/°С). По результатам исследований в местах с холодным климатом установлено, что сооружение, построенное из вулканического туфа или облицованное плиткой из него, долго сохраняет большое количество тепла, что экономит немало средств на отопление. Теплоотдачу благодаря его применению можно снизить на 35-40 %.

Область применения вулканического туфа. Минерал обладает характеристиками, благодаря которым он широко приводится в использование в строительных и архитектурных целях. Камень имеет приятную текстуру и широкую цветовую палитру, обладает тепло- и звукоизоляционными качествами, прочностью, долговечностью. Простота его добычи и лёгкость в обработке позволили ещё древним народам использовать его в качестве строительного материала, из которого были возведены такие известные культовые объекты, как монастырь Лмбатаванк (VII в.), церкви Аствацацин (VI в.), Ереруйк (V в.) и другие сооружения, которые дошли до наших дней в полной сохранности. Сейчас в цельном виде вулканический туф выходит на рынок в виде крупных стеновых блоков или облицовочных плит. Ему можно найти применение и в наружной облицовке здания, и в дизайне внутреннего интерьера. Благодаря гидравлическим качествам туф используют в виде песка или щебня для различных растворов, добавки к цементу, воздушной извести, к другим строительным и штукатурным смесям. Из него производят стойкие краски, включают его в состав шлакобетонных блоков. Также его используют для изготовления художественных поделок и предметов домашнего обихода.

Самыми популярными продуктами, изготавливающимися из вулканического туфа, являются туфовый щебень, песок их смеси. Они позволяют значительно облегчить конструкцию, не теряя при этом в прочности и долговечности строения. Туфовый песок выпускается фракциями в 0,3-0,5 мм. Он может служить минеральной добавкой в цементы, наполнителем пеноблоков, пенобетона, его используют для лёгких выравнивающих стяжек, а также монтажных, кладочных, штукатурных и других растворов. Туфовый щебень производится фракциями 5-10, 5-15, 10-20, 20-40 мм. Он находит применение для конструктивных легких бетонов классов до В35, В40, тепло- и звукоизоляционных засыпок, монолитных облегченных конструкций, мелкозернистых лёгких бетонов, лёгких бетонов на зольных гравиях, керамзитовых и шунгизитовых заполнителях и др. Туфовая смесь используется для легкобетонных стеновых камней (в качестве альтернативы для шлакоблоков, керамзитоблоков), фундаментно-стеновых блоков и для других строительных целей.

Известняк. Физико-механические свойства известняков чрезвычайно неоднородны, но имеют прямую зависимость от их структуры и текстуры. Плотность известняков 2700-2900 кг/м3, колеблется в зависимости от содержания примесей доломита, кварца и других минералов. Объёмная масса известняков изменяется от 800 кг/м3 (у ракушечников и травертина) до 2800 кг/м3 (у кристаллических известняков). Предел прочности при сжатии известняков колеблется от 0,4 МПа (для ракушечника) до 300 МПа (для кристаллического и афанитового известняка). Во влажном состоянии прочность известняков часто снижается. Для большей части месторождений характерно наличие известняков, не однородных по прочности. Потери на износ, истирание и дробимость увеличиваются, как правило, с уменьшением объёмной массы известняков. Морозостойкость для кристаллических известняков достигает 300-400 циклов, но резко изменяется у известняков иной структуры и зависит от формы и связи пор и трещин в нём. Обрабатываемость известняков имеет прямую связь с их структурой и текстурой. Ракушечник и пористые известняки легко распиливаются и обтёсываются; кристаллические известняки хорошо полируются.

Известняк — важнейший строительный материал, из него изготовляются облицовочные плиты, стеновые блоки, скульптурные и архитектурно-строительные изделия, щебень для производства бетона и асфальтобетона, железнодорожного балласта, оснований и покрытий автодорог, фильтров гидросооружений, как бутовый камень для фундаментов, мощения откосов, бортов и пр. Слаботрещиноватый мягкий известняк часто распиливается на блоки непосредственно из массива с помощью различных камнерезных машин. Такие известняки (пильные известняки) особенно ценны как строительный материал.