Породообразующие минералы осадочных горных пород.

Породообразующие минералы осадочных горных пород.

Кремнеземы - различные формы диоксида кремния SiO₂·nH₂O.

• Кварц - SiO₂ в кристаллической форме.

Плотность - около 2650 кг/м³, Твердость - 7, Прочность при сжатии - до 2000 МПа. Кварц имеет различную окраску (бесцветную, желтую, молочную) и стеклянный блеск, плавится при 1710°С.

• Опал (аморфная разновидность SiO₂-nH₂O) содержание воды от 2 до 34%.

Плотность 1, 9-2, 6, твердость 5-6, входит в состав органогенных ГП, выступает в роли природного цемента.

• Халцедон (скрыто кристаллическая разновидность кварца, содержит небольшое количество воды - SiO₂)

Плотность 2, 6, твердость 6, 5

Алюмосиликаты (водные) Al₂O₃·nSiO₂·mH₂O – глинистые минералы

Наиболее распространенные: каолинит (Аl₂О₃·2SiO₂·2H₂О), монтмориллонит, галлуазит, иллит

Твердость < 1 единицы, Легко растираются пальцами, жирные ощущения, Плотность 1, 6-2, 6, При смеси с водой – пластичное тесто

Карбонаты – соли угольной кислоты

Наиболее распространенные: кальцит (CaCO₃) – в составе мела, известняка, мрамора, доломит (CaCO₃*MgCO₃) – в составе доломита, магнезит (MgCO₃) – в составе магнезита.

• Кальцит: р=2, 72, твердость 3

• Магнезит: р=2, 85, твердость 3, 5

• Доломит: р=3, 00, твердость 4

При t=700-950 разлагаются с выделением CO₂

Сульфаты – соли серной кислоты

• Гипс CaSO₄·2H₂O, ρ =2, 3, твердость 2

• Ангидрит CaSO₄ –ρ =2, 9-3, 1, твердость 3-3, 5 мало распространен, т.к. присоединяет воду и превращается в гипс.

Используются для производства вяжущих.

 

5. Осадочные горные породы: условия образования, минеральный состав, свойства, применение в строительстве.

(условия образования – 1 билет, мин.состав – 4 билет)

1. Строение:

а) Осадочные механические

структура:

Состоят из зерен различных величин, структура отдельных зерен повторяет структуру материнской породы;

Зерна могут лежать свободно, рыхло (песок), а могут быть скреплены природным цементом

текстура:

массивная и слоистая

б) Осадочные химические/органогенные

структура:

Выделяют кристаллические зерна минералов, а также природный цемент и примеси

текстура:

массивная и слоистая

2. Физико-химические свойства:

Сцементированные – прочность до 300МПа, долговечны.

Химические (по содержанию известняка-глины): известняк-известняк глинистый-мергель-мергель глинистый-глина известковая-глина

3. Глины – главнейшее сырье для производства керамики, цемента.

Кварцевые пески – в производстве стекла. Сцементировнные породы – для облицовки, производства дорожных камней, огнеупоров, стекла. Химические породы – исходное вещество для вяжущих.

6. Метаморфические горные породы: механизмы образования, особенности строения, минеральный состав, свойства, применение в строительстве.

Образовались в результате перекристаллизации первичных пород в твердом виде под действием температур и давления. Приобретают специфические свойства: зерна минералов приплюснутые, располагаются в одном направлении – перпендикулярно давлению метаморфизма (гнейсы от гранита, мраморы от известняка, кварциты от песчаника).

Минеральный состав такой же, как и у материнской породы:

-магматические (кварц, полевые шпаты, слюды, железисто-магнезиальные силикаты)

-осадочные (кремнеземы, алюмосиликаты, карбонаты, сульфаты)

Присуще такое свойство как сланцевость; характеризуются большой плотностью.

Гнейсы -используются как облицовочные плиты, в виде бутового камня для кладки фундаментов и стен неотапливаемых зданий, для тротуаров; изготавливается щебень.

Мрамор – (прочность 100-300 МПа, твёрдость 3-3, 5) - сравнительно легко пилится на плиты, полируется (т.к. малая пористость). Применяют для облицовки внутренних частей здания (для внешних нет, т.к. слабая химическая стойкость при воздействии атмосферы), применяют в метростроении.

Кварциты – метаморфическая разновидность кремнистых песчаников, с перекристаллизованными и сросшимися зёрнами кварца так, что цементирующее вещество неразличимо – (прочность до 500 МПа, твердость 7, огнеупорные, долговечны, трудно обрабатываются из-за твердости). Используются для облицовки зданий, опор мостов.

Глинистые сланцы - состоят из уплотненных сланцевых глин. Цвет тёмно-серый, чёрный. Раскалываются на тонкие плитки. Обладают высокой атмосферостойкостью, долговечностью (позволяет использовать в качестве кровельного материала).

Применение горных пород в строительстве. Способы обработки природного камня. Виды фактур лицевой поверхности.

Применение:

Магматические горные породы: используются в облицовке, в опорах мостов, в гидростатических сооружениях, поребрики, ступени, щебень для бетона.

Обломочные горные породы: Глины – главнейшее сырье для производства керамики, цемента. Кварцевые пески – в производстве стекла. Сцементировнные породы – для облицовки, производства дорожных камней, огнеупоров, стекла. Химические породы – исходное вещество для вяжущих.

Обработка: дробление, помол, шлифование, полирование, обработка термической струей (на камнеобрабатывающих предприятиях).

Способы обработки:

1) Ударная: скалывание ударом с поверхности изделия неровностей.

2) Абразивная: использование пил различных конструкций.

3) Термическая: воздействие на камень струй высокотемпературного газа.

Типы фактур лицевой поверхности:

а) ударная обработка:

-«Скала» (скол с перепадом 50-150 мм)

-точечная (равномерно-шероховатая, высота рельфа до 2мм)

-рифленая (равномерно-бороздчатая с чередованием гребней и впадин глубиной до 3мм)

-бугристая (равномерное чередование бугров и впадин, высотой рельефа до 15 мм)

б) абразивная обработка:

-вскрытая (матовая поверхность с выявленным цветом и текстурой камня)

-пиленная А, Б (высота рельефа до 3мм)

-шлифованная (равномерно-шероховатая со следами от шлифзерна)

-лощеная (гладкая, матовая)

-полированная (зеркальный блеск, насыщенный цвет, гладкая)

в) термическая обработка

-термообработанная (шероховатость со следами шелушения и плавления)

 

Выветривание горных пород и защита от выветривания.

Выветривание (коррозия) – совместное действие влаги и отрицательных температур, химическое воздействие с газами, растворами кислот, циклическое изменение температуры, солнечная радиация, действие ветра.

По роду воздействия выветривание на горные породы различают:

-физическое выветривание, ведущее только к механическому распаду породы на обломки

-химическое выветривание, при котором изменяется химический состав горной породы с образованием минералов, более стойких в условиях земной поверхности

-органическое (биологическое) выветривание, сводящееся к механическому раздроблению или химическому изменению породы в результате жизнедеятельности организмов

Способы защиты:

Конструктивные меры – защита от увлажнения осуществляется путем придания изделиям таких форм, при которых вода не задерживается на поверхности, а стекает с нее (полирование).

Химические меры – обеспечивают получение плотной гидрофобной поверхности камня (силикатирование, флюатирование, гидрофобизация).

Силикатирование – пропитка поверхностного слоя камня жидким стеклом и раствором хлористого кальция.

Флюатирование – пропитка поверхности карбонатных пород растворами солей кремне фтористоводородной кислоты.

Гидрофобизация – пропитка пористого камня водоотталкивающими составами.

 

 

Макроструктура древесины.

Макроструктура – строение ствола дерева, видимое невооруженным глазом или через лупу.

Разрезы при изучении: поперечный (торцевой), радиальный (проходит через ось ствола), тангенциальный (проходит по хорде вдоль ствола).

В поперечном разрезе (от внешней части к внутренней):

1) кора – состоит из трех слоев: кожица, пробка, луб.

Корка и пробковая ткань защищают дерево от внешних повреждений. По лубу сверху вниз двигаются питательные вещества.

2) камбий – клетки, размножающиеся делением (способные к делению и росту).

3) древесина – состоит из чередующихся годовых слоев. Годовое кольцо – объем ствола, наращиваемый за вегетативный период; состоит из слоя ранней (весенней) древесины и поздней (осенней).

Осенняя имеет темный цвет, весенняя светлый (темная à (годовой слой)à светлая).

4) сердцевина – состоит из клеток, образованных в самом начале роста.

Древесина состоит как из живых, так и из мертвых клеток (отмирают ближе к середине).

Типы деревьев:

-ядровые (имеют темное ядро – центральную часть) – дуб, вяз

-спелодревесные (имеют светлое, не выраженное цветом, но плотное ядро) - сосна

-заболонные (не имеют выраженного ядра) - осина

Заболонь – переферия (дальше от ядра).

Сердцевинные лучи – идут от середины к коре (видны на поперечном срезе), проводят питательные вещества поперек ствола.

Смоляные ходы – у хвойных.

 

Сушка древесины.

Сушка преследует две цели: улучшение свойств и предотвращение гниения.

Типы сушки:

1) естественная – древесину укладывают штабелями под крышей без стен, чтобы ее продувало ветрами. Достоинства: малые затраты энергии, естественный путь, малый процент брака. Недостаток: долгий процесс

2) в сушильных камерах – сначала происходит разогрев древесины влажным воздухом/паром до 60-70^оС для того, чтобы она была вся одной температуры; затем идет сушка (40-50^оС) циркулирующим воздухом; сушка осуществляется до той влажности, с которой ее будут эксплуатировать. Достоинства: быстрый процесс (несколько часов).

3) сушка в горячих ваннах – древесину погружают в ванну с масляноподобным теплоносителем (например, петролатум из нефтяных масел при 130^оС); она прогревается, из нее выходит воздух, а вода внутри нее закипает и испаряется. Достоинства: быстрота. Недостатки: стоит денег (если погружать в антисептик – еще дороже).

4) сушка токами высокой частоты – древесину помещают между двумя сетками с электрическим током. Достоинства: очень быстрый и качественный способ. Недостатки: опасный способ, технически сложный.

 

А) Вещественный

Содержание в глине глинистого вещества и примесей.

Примеси:

1) Кварц (песок). Он ухудшает формовочные свойства, зато улучшает сушильные свойства. До 70% и более - запесоченная глина.

2) Карбонаты кальция и магния. Могут содержаться в виде тонких и крупных частиц. Крупные отрицательно сказываются на прочности камня, влияют на кинетику спекания цемента (расширяются в 2 или 4 раза - “дутик”).

3) Соединения железа. Придают изделию окраску. Влияют на кинетику спекания. Вредность в FeS₂ (пирит в крупных зернах). Масса расплавляется, образуются черные точки (мушки).

4) Органика. Продукт жизнедеятельности живых организмов. Плюсы: наличие органики улучшает формовочные свойствава глин, пластичность. Минусы: ее выгорание повышает пористость изделия (когда сгорает полностью – ничего, когда не полностью, то черная сердцевина ухудшает качество керамики).

Б) Минеральный

Наличие глинистых минералов, входящих в состав глины. Бывает мономинеральная (один преобладающий минерал) и полиминеральная глина. Минералы каолинит, галлуазит, иллит, монтмориллонит и др. обеспечивают кристаллическое строение и дают название.

Например, каолин (преобладает каолинит); бентонит (преобладает монтмориллонит)

Только глинам присуща пластичность из-за строения.

В) Химический

Оксиды кремния, алюминия (два главных), железа, кальция, магния, калия, натрия. Хим. состав. Зависит от минерального. Позволяет оценить принадлежность глины.

Г) Гранулометрический

Показывает какие по размеру и сколько по количеству частиц содержится в глине. Классификация частиц:

1) глина (глинистая субстанция) < 0, 005 мм - гранула

2) пыль 0, 005-0, 15 мм

3) песок 0, 15-2 мм

Основные свойства глин.

1) Пластичность – способность деформироваться под внешними нагрузками и принимать необходимую форму без нарушения сплошности и сохранить ее после снятия нагрузки. Проявляется во влажном состоянии.

-высокопластичная (П> 20) – жирные на ощупь – «жирные»

-среднепластичная ( П=15-20)

-умеренно пластичная (П=7-15)

-малопаластичная (П = 3-7)

-непластичная (П< 3) – «тощие»

Пластичность можно регулировать.

 

2) Связующая способность– это способность связывать определенное количество непластичных компонентов, сохраняя необходимую прочность и формовочные свойства.

Выражается количеством нормального песка, способного связываться глиной с образованием массы с пластичностью = 7.

3) Воздушная усадка– уменьшение линейных размеров свежеотформованного изделия в процессе сушки.

 

 

4) Спекаемость(при обжиге)

Спекание – самопроизвольное упрочнение и уплотнение при обжиге.

5) Огневая усадка – изменение линейных размеров и объема изделия в процессе обжига.

 

Регулирующие цвет

Сушка сырца

Индустриальным способом в сушилках:

А) камерные сушилки

Б) тоннельные

В) щелевые (по высоте будущего изделия; БЫСТРО и ИНДИВИДУАЛЬНО)

Обжиг

С целью спекания сырца. t=900-1300^oС. В печах:

А) кольцевые (устаревшие)

Б) тоннельные (современные)

В) щелевые (для плиток)

 

 

А) Безопасное

-закаленное (когда его разбивают, оно распадается на кубические кусочки с тупыми краями)

-многослойное (например, триплекс – три слоя, покрытых особой пленкой)

-армированное (в него внедрена арматурная сетка из проволоки)

Б) Облицовочные

-коврово-мозаиичная плитка

-стемалит (листы стекла, покрытые с одной стороны керамической краской и закаленные)

-облицовочная стеклянная плитка

-стекломрамор (толстые плиты 10-12мм, стеклянная масса не перемешана однородно)

-смальта (окрашенная мозаика, зависит от наличия в составе различных оксидов в различных количествах)

-зеркала

Сульфатостойкий

Минеральный состав: изготавливают на основе клинкера, содержащего не более 50% C₃S, не более 5% C₃A и не более 22% C₃A+C₄AF.

Сульфатостойкий портландцемент предназначается не только для бетонов, подвергающихся действию сульфатной коррозии, но и для бетонов повышенной морозостойкости.

Виды: портландцемент с АМД, пуццолановый цемент, шлакопортландцемент и др.

Белый

Сырье: очень чистый известняк (идеально белый), глина каолиновая (белая)

Приготовление: оборудование и приемы, не загрязняющие сырье

-обжиг: происходит при более высокой температуре – 1600^оС (а не 1450), т.к. в сырье почти не содержится Fe₂O₃

- охлаждение: в восстановительной среде, в бассейне с водой (Fe₂O₃, имеющий серовато-зеленую окраску переходит в Fe₃O₄)

-помол: при добавлении чистого белого гипса, с помощью уралитовых дисков (т.к. они имеют белый цвет)

Цветной

Есть два приема изготовления:

1) в обжигаемую смесь вводят добавки с оксидами определенных металлов; после обжигания получается клинкер необходимого цвета

2) на основе белого клинкера делают цветной; кроме гипса добавляют пигменты (они стойкие к щелочной среде)

Пуццолановый цемент

-содержит АМД 20-40%

-добавки осадочного происхождения =< 30%, магматического =< 40%

Шлакопортландцемент

-шлак от выплавления чугуна+клинкер+гипс=ШПЦ (шлака 60-80%)

-хорошо сопротивляется коррозии и высоким температурам (изготовление жаростойких цементов)

Эффекты введения АМД:

L1) большая водопотребность (повышается нормальная густота теста) – только у пуццолановых и с АМД, у ШПЦ - нет

2) сроки схватывания практически не различаются

L3)быстрота набора прочности ниже

L4) камень на их основе обладает низкой морозостойкостью и воздухостойкостью (попеременное намокание/высыхание)

J5) низкая экзотермия

L6) прочность ниже (марка 400, вводится марка 300)

J7) экономически выгоднее

J8) можно дольше безопасно хранить

Рекомендуется для влажных условий, лучше под водой – там он проявляет себя идеально.

 

Породообразующие минералы осадочных горных пород.

Кремнеземы - различные формы диоксида кремния SiO₂·nH₂O.

• Кварц - SiO₂ в кристаллической форме.

Плотность - около 2650 кг/м³, Твердость - 7, Прочность при сжатии - до 2000 МПа. Кварц имеет различную окраску (бесцветную, желтую, молочную) и стеклянный блеск, плавится при 1710°С.

• Опал (аморфная разновидность SiO₂-nH₂O) содержание воды от 2 до 34%.

Плотность 1, 9-2, 6, твердость 5-6, входит в состав органогенных ГП, выступает в роли природного цемента.

• Халцедон (скрыто кристаллическая разновидность кварца, содержит небольшое количество воды - SiO₂)

Плотность 2, 6, твердость 6, 5

Алюмосиликаты (водные) Al₂O₃·nSiO₂·mH₂O – глинистые минералы

Наиболее распространенные: каолинит (Аl₂О₃·2SiO₂·2H₂О), монтмориллонит, галлуазит, иллит

Твердость < 1 единицы, Легко растираются пальцами, жирные ощущения, Плотность 1, 6-2, 6, При смеси с водой – пластичное тесто

Карбонаты – соли угольной кислоты

Наиболее распространенные: кальцит (CaCO₃) – в составе мела, известняка, мрамора, доломит (CaCO₃*MgCO₃) – в составе доломита, магнезит (MgCO₃) – в составе магнезита.

• Кальцит: р=2, 72, твердость 3

• Магнезит: р=2, 85, твердость 3, 5

• Доломит: р=3, 00, твердость 4

При t=700-950 разлагаются с выделением CO₂

Сульфаты – соли серной кислоты

• Гипс CaSO₄·2H₂O, ρ =2, 3, твердость 2

• Ангидрит CaSO₄ –ρ =2, 9-3, 1, твердость 3-3, 5 мало распространен, т.к. присоединяет воду и превращается в гипс.

Используются для производства вяжущих.

 

5. Осадочные горные породы: условия образования, минеральный состав, свойства, применение в строительстве.

(условия образования – 1 билет, мин.состав – 4 билет)

1. Строение:

а) Осадочные механические

структура:

Состоят из зерен различных величин, структура отдельных зерен повторяет структуру материнской породы;

Зерна могут лежать свободно, рыхло (песок), а могут быть скреплены природным цементом

текстура:

массивная и слоистая

б) Осадочные химические/органогенные

структура:

Выделяют кристаллические зерна минералов, а также природный цемент и примеси

текстура:

массивная и слоистая

2. Физико-химические свойства:

Сцементированные – прочность до 300МПа, долговечны.

Химические (по содержанию известняка-глины): известняк-известняк глинистый-мергель-мергель глинистый-глина известковая-глина

3. Глины – главнейшее сырье для производства керамики, цемента.

Кварцевые пески – в производстве стекла. Сцементировнные породы – для облицовки, производства дорожных камней, огнеупоров, стекла. Химические породы – исходное вещество для вяжущих.

6. Метаморфические горные породы: механизмы образования, особенности строения, минеральный состав, свойства, применение в строительстве.

Образовались в результате перекристаллизации первичных пород в твердом виде под действием температур и давления. Приобретают специфические свойства: зерна минералов приплюснутые, располагаются в одном направлении – перпендикулярно давлению метаморфизма (гнейсы от гранита, мраморы от известняка, кварциты от песчаника).

Минеральный состав такой же, как и у материнской породы:

-магматические (кварц, полевые шпаты, слюды, железисто-магнезиальные силикаты)

-осадочные (кремнеземы, алюмосиликаты, карбонаты, сульфаты)

Присуще такое свойство как сланцевость; характеризуются большой плотностью.

Гнейсы -используются как облицовочные плиты, в виде бутового камня для кладки фундаментов и стен неотапливаемых зданий, для тротуаров; изготавливается щебень.

Мрамор – (прочность 100-300 МПа, твёрдость 3-3, 5) - сравнительно легко пилится на плиты, полируется (т.к. малая пористость). Применяют для облицовки внутренних частей здания (для внешних нет, т.к. слабая химическая стойкость при воздействии атмосферы), применяют в метростроении.

Кварциты – метаморфическая разновидность кремнистых песчаников, с перекристаллизованными и сросшимися зёрнами кварца так, что цементирующее вещество неразличимо – (прочность до 500 МПа, твердость 7, огнеупорные, долговечны, трудно обрабатываются из-за твердости). Используются для облицовки зданий, опор мостов.

Глинистые сланцы - состоят из уплотненных сланцевых глин. Цвет тёмно-серый, чёрный. Раскалываются на тонкие плитки. Обладают высокой атмосферостойкостью, долговечностью (позволяет использовать в качестве кровельного материала).

12345Следующая ⇒

Поделиться: