Какое свойство гранита используют в строительстве прочность

Гранит — наиболее часто встречающаяся в земной коре магматическая интрузивная полиминеральная горная порода кислого состава. В состав гранита входят различные элементы, отвечающие за цвет, структуру, прочность и многие другие его характеристики. В большей степени гранитная порода состоит из полевых шпатов, кварца, слюды. Кислая магматическая структура гранита имеет зернистый вид. Его формула — CaCO3.

Свойства гранита давным-давно были изучены людьми, он широко использовался и используется сегодня в строительстве. Огромное количество гранитных сооружений и памятников древности сохранилось до наших времен. Уникальный состав этого великолепного камня, красивая зернистая структура и полезные свойства делают гранит незаменимым строительным материалом.

Физические характеристики гранита

Гранит отличается высокой теплопроводностью, морозостойкостью, малым водопоглощением. Прочность и плотность гранита зависят от твердости минералов и вкраплений, входящих в состав породы.

плотность — 3,17 г/см3;
пористость гранита — максимум 1%;
уровень твердости по Моосу — от 6 до 7;
водопоглощение — 0,2%;
морозостойкость — 25;
предел прочности при сжатии:
— во влажном состоянии — 550 кг/см2,
— в сухом состоянии – 604 кг/см2;
истираемость — 1,4 г/см2;
коэффициент снижения прочности — 0,9;
кратковременная прочность:
— при сжатии — 150-300 МПа,
— при растяжении — 3-5 МПа,
— при изгибе — 35-50 МПа;
модуль упругости при изгибе — 4-6 МПа×10-4;
коэффициент Пуассона — 0,25;
коэффициент теплопроводности — 3,5 Вт/(м °С);
удельная теплоемкость — 980 Дж/(кг °С);
температурный коэффициент линейного расширения — 7-19 °С×106;
относительная демпфирующая способность — 0,6;
показатель сопротивления разломам — 10-3 мПа;
сжатие — от 300 мПа;
температура плавления — 1260ºС;
удельная теплоемкость — 0,75 Дж/(кг×К);
удельный вес — 2,7 г/см³.

Достоинства натурального гранита

Достоинства гранита позволяют нам и сейчас любоваться архитектурными сооружениями, выполенными из него в древности.

Долговечность. Мелкозернистые сорта гранита проявляют первые признаки истирания только через 500 лет. Именно за это его называют вечным камнем;
Прочность. Гранит считается самым прочным после алмаза камнем, так как устойчив к сжатию и трению. Это объясняется свойствами кварца, входящего в его состав, а также высокой плотностью гранита — почти три тонны на кубический метр;
Водонепроницаемость. Именно благодаря этому свойству гранит такой морозостойкий. Поэтому он идеально подходит для облицовки набережных;
Устойчивость к атмосферным воздействиям. Гранит может выдержать температуру от минус 60 до плюс 50 градусов Цельсия. Это очень важно в условиях холодного климата. Исследования доказали, что изделия из гранита не теряют своих свойств после 300-разового замерзания и оттаивания;
Экологическая чистота. Гранит совершенно не радиоактивен, а потому безопасен для любых строительных работ;
Пожаростойкость. Эта порода начинает плавиться только при 700-800 градусах Цельсия. Поэтому использовать гранит в строительстве и отделке дома — это не только красиво, но и безопасно;
Легкость в обработке, сочетаемость с любыми строительными материалами, богатство фактур и расцветок делают его незаменимым материалом для дизайна помещений;
Устойчивость к воздействию кислот и грибков.

Применение гранита в строительстве и отделке

Гранит активно используется в качестве строительного и облицовочного материала. Гранит, в отличие от металла, не поддаётся воздействию кислот и солей, не боится влаги. Из него изготавливают блоки, плиты, карнизы, бордюры, жернова и вальцы для мельниц, детали различных машин и агрегатов для целлюлозно-бумажной, пищевой, станкостроительной, металлургической и фарфоро-фаянсовой промышленности.

Гранитные плитки – материал для изготовления оснований точных приборов. Гранитный щебень важный материал для изготовления железобетонных изделий и конструкций, гранитные блоки – для декоративного оформления зданий. Из гранита делают памятники, столешницы, лестницы, полы, брусчатку. Связано это с тем, что мелкозернистые его разновидности начинают разрушаться только через 500 лет. Он устойчив к различным воздействиям и очень прочен.

Свойства гранита позволяют широко использовать его в строительстве:

Большинство памятников и монументов делают именно из него.
Его прочность и устойчивость к истиранию позволяют использовать камень для изготовления ступеней, облицовки полов, подъездов и даже мостовых.
В условиях холодного климата наиболее востребованный строительный материал — это гранит. Свойства его позволяют облицовывать здания и даже набережные там, где бывают суровые зимы.
Этот камень способен преобразить ваш дом как изнутри, так и снаружи. Дизайнеры с успехом используют его для изготовления колонн, лестниц, плинтусов, столешниц и перил. Также им облицовывают фасады домов.
Применение гранита в бассейнах, ванных комнатах и фонтанах связано с тем, что он совсем не пропускает воду. А также не разрушается под ее воздействием.

В последнее время гранит с успехом используется для оформления интерьеров, так как прекрасно сочетается с деревом, металлом и керамикой. Кроме облицовки стен и пола, из гранита изготавливают лестницы, подоконники, столешницы на кухне. За ними легко ухаживать, они долговечны и не портятся от воздействия влаги и высокой температуры.

Очень популярен гранит и в ландшафтном дизайне. Дорожки, беседки, барбекю-комплексы, заборы и входные группы, облицованные этим камнем, не боятся атмосферных воздействий и не трескаются со временем. Красиво смотрятся клумбы, бордюры и лестницы, выполненные из гранита.

Породы и типы гранита

Гранит классифицируется согласно особенностям минерального и химического состава камня.

Исходя из того, какие минералы входят в состав гранита, эти горные породы подразделяются на несколько групп: аляскит, лейкогранит, биотитовый, пироксеновый, щелочной и другие. Разными данные породы бывают и по структуре:

порфировидный гранит — содержит удлиненные вкрапления минералов;
пегматоидный — отличается равномерной зернистостью кварца и полевого шпата;
гнейсовидный — имеет равномерную зернистую структуру, параллельно с которой располагаются чешуйки слюды;
финский гранит — по-другому называется рапакиви, имеет круглые вкрапления красного цвета;
письменный — в нем частички полевого шпата расположены в виде клиновидных полосок, похожих на древние письмена;
мусковитовый — в состав таких гранитов входит мусковит, кварц и ортоклаза.

По количеству содержания полевого шпата в породе гранит подразделяется на:

щелочно-полевошпатовый — максимальное содержание плагиоклаза в данном типа породы достигает 10%;
собственно гранит — содержит плагиоклаз от 10 % до 65%;
гранодиорит — в его состав входит от 65% до 90% плагиоклаза;
тоналит — содержит более 90% плагиоклаза.

Кроме того, гранит классифицируется по содержанию в нем второстепенных темноцветных минералов:

аляскит — темноцветные металлы в данном типе гранита отсутствуют;
лейкогранит — содержит незначительное количество темноцветных металлов в своем составе;
двуслюдяной гранит — кроме основных породообразующих компонентов имеет в своем составе мусковит и биотит;
щелочной гранит — отличается наличием эгирина и амфиболов в своем составе.
биотитовый гранит — в состав входит калиевый полевой шпат 37%, плагиоклаз 35%, кварц и биотит;
пироксеновый гранит — в состав минерала в качестве основы входит пироксен, переплетающийся с включениями оливина, а разные цветовые оттенки полевого шпата придают камню искристость.

Кроме этого, среди гранитов также различают сиениты, тешениты, диориты.

В последнее время в отделке интерьеров активно используется также искусственный гранит, созданный путем обжига глины с минералами. Называется такой камень керамогранитом и по своим свойствам почти не уступает натуральному.

Виды гранита по цвету

Свойства и применение гранита также зависят от его расцветки. По этому признаку выделяют несколько групп породы:

амазонитовый гранит — из-за входящего в его состав зеленого полевого шпата имеет приятную голубовато-зеленую расцветку;
розово-красный и красный лезниковский — самый прочный;
очень распространены серые породы — названия свои они получили от мест добычи: корнинский, софиевский, жежелевский;
редким является белый гранит — к этой разновидности относят цвета от бледно-зеленого до жемчужно-серого.

Месторождения гранита

Образуется эта горная порода в результате застывания магмы на большой глубине. Воздействие на нее оказывает высокая температура, давление, поднимающиеся из толщи земной коры газы и испарения. Под влиянием этих факторов получается неповторимая структура, игра света и тени. Залегает гранит обычно на большой глубине, но иногда выходит на поверхность. Месторождения гранита встречаются на всех материках и почти во всех странах, но больше всего их в Сибири, Карелии, Финляндии, Индии и Бразилии. Добыча его довольно дорогостоящая, так как залегает он в виде огромных пластов, часто простирающихся на несколько километров.

Гранитный карьер

Наиболее крупные месторождения гранитов имеются в местах выхода кристаллического фундамента на поверхность в Карелии: Купецкое, Дугорецкое. Крупнейшим в Европе является Шкурлатское месторождение в Воронежской области (близ города Павловска). Гранит-рапакиви более 100 лет добывается в Ленинградской области. На Урале гранит добывается на Мансуровском, Южно-Султаевском, Головыринском месторождениях. Серые и розовые граниты встречаются на Кавказе (Кабардино-Балкария) и в Якутии (Талое).

Граниты кирпично-красного цвета добывают на Верхне-Чебулинском месторождении Кемеровской области, бежевого цвета на Удаловском месторождении республики Алтай. Крупнозернистая порода розовато-оранжевого оттенка добывается на Ушканском месторождении Красноярского края. Высоко декоративный амазонитовый голубовато-зеленый гранит добывается на двух месторождениях Читинской области: Чалотуйском и Этыкинском. Крупные месторождения гранита известны на Скандинавском полуострове и в США.

Обработка гранита

Несмотря на прочность и высокую плотность породы, гранит легко поддается обработке — его довольно просто резать и полировать. Обычно в продажу поступают большие гранитные блоки, плиты или гранитная крошка и щебень. Из него делают плитку, столешницы, подоконники, ступени и брусчатку. Богатство фактур этого натурального камня делает применение гранита интересным отделочным материалом для оформления любого интерьера.

Очень красиво смотрится необработанный камень, хорошо поглощающий свет. Отполированный до блеска, он проявляет все свои достоинства и красоту слюдяных вкраплений. При обработке гранитной породы методом скалывания получается рельефная структура с декоративным эффектом игры светотени. А некоторые виды серого гранита после термообработки становятся молочно-белыми.

Источник

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 11 апреля 2020;
проверки требуют 5 правок.

Грани́т (через нем. Granit или фр. granit от итал. granito — «зернистый») — магматическая плутоническая горная порода кислого состава нормального ряда щёлочности из семейства гранитов. Состоит из кварца, плагиоклаза, калиевого полевого шпата и слюд — биотита и/или мусковита. Граниты очень широко распространены в континентальной земной коре. Эффузивные аналоги гранитов — риолиты. Плотность гранита — 2700 кг/м³, прочность на сжатие до 300 МПа. Температура плавления — 1215—1260 °C[1]; при присутствии воды и давления температура плавления значительно снижается — до 650 °C. Граниты являются наиболее важными породами земной коры. Они широко распространены, слагают основание большей части всех континентов и могут формироваться различными путями[2].

Минеральный состав[править | править код]

полевые шпаты (кислый плагиоклаз и калиевый полевой шпат) — 60-65 %;
кварц — 25-35 %;
слюды (биотит) — 5-10 %.

Средний химический состав: SiO2 68-73 %; Al2O3 12,0-15,5 %; Na2O 3,0-6,0 %; CaO 1,5-4,0 %; FeO 0,5-3,0 %; Fe2O3 0,5-2,5 %; К2О 0,5-3,0 %; MgO 0,1-1,5 %; ТіO2 0,1-0,6 %.[3]

Разновидности гранитов[править | править код]

По особенностям минерального состава среди гранитов выделяются следующие разновидности:

Плагиогранит — светло-серый гранит с резким преобладанием плагиоклаза при полном отсутствии или незначительном содержании калиево-натриевого полевого шпата, придающего гранитам розовато-красную окраску.
Аляскит — розовый гранит с резким преобладанием калиево-натриевого полевого шпата с малым количеством (биотит) или отсутствием темноцветных минералов.

По структурно-текстурным особенностям выделяют следующие разновидности:

Порфировидный гранит — содержит удлинённые либо изометричные вкрапленники, более или менее существенно отличающиеся по размерам от основной массы (иногда достигают 10—15 см) и обычно представленные ортоклазом или микроклином, реже кварцем. Порфировидные граниты, в которых зерна калиево-натриевого полевого шпата розового цвета обрастают светло-серым плагиоклазом, приобретая округлые очертания, называются гранитом рапакиви. Такое строение способствует быстрому разрушению породы, её крошению.

Геохимические классификации гранитов[править | править код]

Широко известной за рубежом является классификация Чаппела и Уайта, продолженная и дополненная Коллинзом и Валеном. В ней выделяется 4 типа гранитоидов: S-, I-, M-, A-граниты. В 1974 году Чаппел и Уайт ввели понятия о S- и I-гранитах, основываясь на том, что состав гранитов отражает материал их источника. Последующие классификации также в основном придерживаются этого принципа.

S — (sedimentary) — продукты плавления метаосадочных субстратов;
I — (igneous) — продукты плавления метамагматических субстратов;
M — (mantle) — дифференциаты толеит-базальтовых магм;
А — (anorogenic) — продукты плавления нижнекоровых гранулитов или дифференциаты щелочно-базальтоидных магм.

Различие в составе источников S- и I-гранитов устанавливаются по их геохимии, минералогии и составу включений. Различие источников предполагает и различие уровней генерации расплавов: S — супракрустальный верхнекоровый уровень, I — инфракрустальный более глубинный и нередко более мафический. В геохимическом отношении S- и I-граниты имеют близкие содержания большинства петрогенных и редких элементов, но есть и существенные различия. S -граниты относительно обеднены CaO, Na2O, Sr, но имеют более высокие концентрации K2O и Rb, чем I-граниты. Эти различия обусловлены тем, что источник S-гранитов прошёл стадию выветривания и осадочной дифференциации. К M типу относятся граниты, являющиеся конечным дифференциатом толеит-базальтовой магмы или продуктом плавления метатолеитового источника. Они широко известны под названием океанических плагиогранитов и характерны для современных зон СОХ и древних офиолитов. Понятие А-гранитов было введено Эби. Им показано, что они варьируют по составу от субщелочных кварцевых сиенитов до щелочных гранитов с щелочными темноцветами, резко обогащены некогерентными элементами, особенно HFSE. По условиям образования могут быть разделены на две группы. Первая, характерная для океанических островов и континентальных рифтов, представляет собой продукт дифференциации щелочно-базальтовой магмы. Вторая, включает внутриплитные плутоны, не связанные непосредственно с рифтогенезом, а приуроченные к горячим точкам. Происхождение этой группы связывают с плавлением нижних частей континентальной коры под влиянием дополнительного источника тепла. Экспериментально показано, что при плавлении тоналитовых гнейсов при давлении 10 кбар образуется обогащенный фтором расплав по петрогенным компонентам сходный с А-гранитами и гранулитовый (пироксенсодержащий) рестит.

Геодинамические обстановки гранитного магматизма[править | править код]

Наибольшие объёмы гранитов образуются в зонах коллизии, где сталкиваются две континентальные плиты и происходит утолщение континентальной коры. По мнению некоторых исследователей, в утолщённой коллизионной коре образуется целый слой гранитного расплава на уровне средней коры (глубина 10—20 км). Кроме того, гранитный магматизм характерен для активных континентальных окраин (Андские батолиты), и, в меньшей степени, для островных дуг.

В очень малых объёмах граниты образуются в срединно-океанических хребтах, о чём свидетельствует наличие обособлений плагиогранитов в офиолитовых комплексах.

Изменения[править | править код]

При химическом выветривании гранита из полевых шпатов образуется каолин и другие глинистые минералы, кварц обычно остаётся неизменным, а слюды желтеют и поэтому их часто называют «кошачьим золотом».

Полезные ископаемые[править | править код]

С гранитом связаны месторождения Sn, W, Mo, Li, Be, B, Rb, Bi, Ta, Au Эти элементы концентрируются в поздних порциях гранитного расплава и в постмагматическом флюиде. Поэтому его месторождения связаны с апогранитами, пегматитами, грейзенами и скарнами. Для скарнов также характерны месторождения Cu, Fe, Au.

Применение[править | править код]

Станковая скульптура из красного гранита. Автор П. А. Фишман

Гранит является одной из самых плотных, твёрдых и прочных пород. Используется в строительстве в качестве облицовочного материала. Кроме того, гранит имеет низкое водопоглощение и высокую устойчивость к морозу и загрязнениям. Вот почему он оптимален для мощения как внутри помещения, так и снаружи. Однако стоит помнить, что такое помещение будет иметь несколько более высокий радиационный фон[4], в связи с чем не рекомендуется облицовывать некоторыми видами гранита жилые помещения. Более того, некоторые виды гранита рассматриваются как перспективное сырье для добычи природного урана. В интерьере гранит применяется также для отделки стен, лестниц, создания столешниц и колонн, украшения лестничных маршей балясинами из гранита, создания вазонов, облицовки каминов и фонтанов. В экстерьере гранит часто используется в качестве облицовочного, строительного (бутовый камень для фундаментов, заборов и опорных стен) или кладочного материала (брусчатка, брекчия). Гранит используется также для изготовления памятников и на гранитный щебень. Первый добывается на блочных карьерах, второй — на щебневых.
Из гранита изготавливают поверочные плиты вплоть до класса точности 000.

Проблема происхождения гранитов[править | править код]

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[5]. Среди геологов существует выражение «Гранит — визитная карточка Земли»[6].
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 петрологов к постановке проблемы происхождения гранитов, привлекавшей внимание геологов много лет, но и до сих пор далёкой от полного решения.

В настоящее время о происхождении гранитов известно довольно много, но некоторые принципиальные проблемы остаются пока нерешёнными. Одна из них — это процесс образования гранитов. При частичном плавлении твердого корового вещества, ясно определимые твёрдые остатки — реститовые кристаллические фазы, не перешедшие в расплав — встречаются в них относительно редко. Небольшое количество остаточного материала можно видеть в S-гранитах и I-гранитах. Однако в Р- и А-гранитах реститовые фазы обычно не диагностируются.
С чем это связано — с полным разделением твёрдых фаз и расплава в процессе подъёма магматического материала, с последующим преобразованием твёрдых остатков, отсутствием критериев для их диагностики или же с дефектом самой петрологической модели — в настоящее время пока не выяснено.
Проблема реститовых остатков вызывает и другие вопросы. При частичном плавлении амфиболсодержащих пород повышенной кислотности можно получить лишь около 20 % низкокалиевого гранитного материала. При этом должно оставаться 80 % безводного твердого остатка, состоящего из пироксена, плагиоклаза или граната. Хотя породы в нижней части континентальной коры имеют близкий минеральный состав, их обломки, вынесенные вулканами, не несут геохимических признаков тугоплавкого остаточного материала. Есть предположение, что этот материал был каким-то образом погружен в верхнюю мантию, однако прямые доказательства реальности этого процесса отсутствуют. Не исключено, что и в данном случае петрологическая модель нуждается в корректировке.

Есть и другие неясности при изучении процесса происхождения гранитов. Однако современные методы исследования достигли такого уровня, который позволяет надеяться на то, что правильные решения будут найдены в ближайшее время.

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 (в соответствии с рядом Боуэна[7]), что расплав непрерывно обогащается кремнием, натрием, калием и другими легкоплавкими компонентами. Поэтому Боуэн предположил, что граниты могут являться последними дифференциатами базальтовых расплавов.

Примечания[править | править код]

Литература[править | править код]

Глинка С. Ф., Левинсон-Лессинг Ф. Ю. Гранит // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
Романова М. М. История представлений о происхождении гранитов. — М.: Наука, 1977. — 187 с.

Ссылки[править | править код]

Гранит в БСЭ
Происхождение гранита (англ.)
Гранит. Каталог Минералов. Дата обращения 25 декабря 2017.

Источник