АНДЕЗИТ и его характеристика.

Андезит(от названия горной цепи Анды в Южной Америке * а. andesite; н. Andesit, ф. andesite; и. andesita) — кайнотипная горная порода, эффузивный аналог диорита. Цвет андезита от серого до чёрного, иногда с зелёным оттенком, структура порфировая.

Рис.2.7 Образец андезита

Андезиты образуются в процессе вулканических извержений при застывании лавы, вышедшей на дневную поверхность или оставшейся в недрах земли недалеко от поверхности. Основная масса андезита состоит из микролитов плагиоклаза и подчинённого количества пироксена, погружённых в вулканическое стекло. Вкрапленники представлены плагиоклазом, моноклинным или ромбическим пироксеном, роговой обманкой, биотитом. Изредка присутствует оливин средний химический состав андезита (% по массе) по Дэли: SiO₂ — 59,59; TiO₂ — 0,77; Al₂О₃ — 17,31; Fe₂О₂ — 3,33; FeO -3,13; MnO — 0,18; MgO — 2,75; CaO -5,80; Na₂О — 3,53; К₂О — 2,04; Н₂О — 1,26; Р₂О₅ — 0,26.[1]

Андезитовые лавы обычно содержат большое количество летучих компонентов (воды, углекислоты, сероводорода и т.д.), что приводит к катастрофическим извержениям со взрывами (о. Мартиника, вулкан Кракатау). Андезит вместе с базальтами распространен в России, в пределах современных островных дуг (Камчатка, Курильские острова), а также альпийских орогенических поясов на Украине (Карпаты, отчасти Крым). Обычно андезиты образуют покровы и потоки лавы, а также экструзивные формы — купола и обелиски. Плотность 2280 - 2680 кг/ м³, пористость 0,8-9,6%, реже до 14%, сопротивление сжатию 80-240 МПа, коэффициент размягчения 0,8-1,0.[1]

Применяют в качестве щебня для бетона, в дорожном строительстве (щебень, брусчатка, мостовая шашка), реже как кислотоупорный материал и облицовочный камень. В России разведано на щебень 21 месторождение андезита с промышленными запасами около 250 млн. м³ (1976); месторождение андезитового порфирита (Акбастауское, Казахстан) разведано на облицовочный камень. На Украине месторождения андезита сосредоточены в основном в Закарпатской области. Одно из крупных месторождений — Рокосовское (Закарпатская область): запасы 42,4 млн. м³, ежегодная добыча свыше 0,8 млн. м³ щебня.

За рубежом крупные месторождения андезитов известны на западном побережье США, во Франции и Бельгии.

Осадочные вторичные горные породы,образовались в результате разрушения изверженных (первичных) горных пород и последующего отложения и накопления продуктов разрушения в виде пластов на месте образования или при переносе воды.

К осадочным горным породам относятся песок, гравий, щебень, глина, гипс, доломит, магнезит, диатомит, трепел, мел, известняки. Осадочные горные породы более разнообразны по составу, структуре и физико-механическим свойствам.

Из осадочных пород для производства нерудных строительных материалов наиболее широко используются известняки, доломиты, песчаники, а так же рыхлые осадочные породы: щебень, гравий и песок.

ИЗВЕСТНЯК и его характеристика.

Известняк (а. limestone; н. Kalkstein; ф. calcaire; и. caliza) — осадочная карбонатная горная порода, состоящая в основном из кальцита или кальцитовых скелетных остатков организмов, редко — из арагонита. Химический состав чистых известняков близок к кальциту, где CaO 56% и CO₂ 44%. Известняк в ряде случаев включает примеси глинистых минералов, доломита, кварца, реже гипса, пирита и органических остатков, которые определяют название известняков. Доломитизированный известняк содержит от 4 до 17% MgO, мергелистый известняк — от 6 до 21% SiO₂+R₂О₃. Известняк песчанистый и окремнелый имеет примеси кварца, опала и халцедона. Принято отражать в названии известняков также преобладающее присутствие органогенных остатков (мшанковый, водорослевый), либо его структуру (кристаллический, сгустковый, детритусовый), или форму породообразующих частиц (оолитовый, брекчиевидный).

По структуре выделяют известняки кристаллический, органогенно-обломочный, обломочно-кристаллический (смешанной структуры) и натёчный (травертин). Среди кристаллических известняков по величине зёрен различают крупно-, мелко- и скрытокристаллический (афанитовый), по блеску на изломе — перекристаллизованный (мраморовидный) и кавернозный (травертиновый). Кристаллический известняк — массивный и плотный, слабопористый; травертиновый — кавернозный и сильнопористый.

Рис.2.8 Плотный известняк в виде щебня

Среди органогенно-обломочного известняка в зависимости от состава и величины частиц различают: рифовый известняк; ракушечный известняк (ракушечник), состоящий преимущественно из целых или дроблёных раковин, скреплённых карбонатным, глинистым или другим природным цементом. Детритусовый известняк, сложенный обломками раковин и другими органогенными обломками, сцементированными кальцитовым цементом и водорослевый известняк.[1]

К органогенно-обломочным известнякам относится и белый (т.н. пишущий) мел. Органогенно-обломочные известняки характеризуются крупной пористостью, малой средней плотностью и легко обрабатываются (распиливаются и шлифуются).

Обломочно-кристаллический известняк состоит из карбонатного детрита разной формы и величины (комочки, сгустки и желваки тонкозернистого кальцита), с включением отдельных зёрен и обломков различных пород и минералов, линз кремней. Иногда известняк сложен оолитовыми зёрнами, ядра которых представлены обломками кварца и кремня. Характеризуются мелкими, разными по форме порами, переменной объёмной массой, малой прочностью и большим водопоглощением. Натёчный известняк (травертин, известковый туф) состоит из натёчного кальцита. Характеризуется ячеистостью, малой средней плотностью, легко обрабатывается и распиливается.

Известняк — одна из самых широко распространённых осадочных горных пород; она слагает различные формы рельефа Земли. Залежи известняков встречаются среди отложений всех геологических систем — от докембрийских до четвертичной; наиболее интенсивное образование известняков происходило в силуре, карбоне, юре и верхнему мелу; составляют 19-22% от всей массы осадочных пород. Мощность толщ известняков чрезвычайно изменчива: от первых сантиметров (в отдельных прослоях отложений) до 5000 м.

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).[1]

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.

ПЕСЧАНИК и его характеристика.

Песчаник (а. sandstone; н. Sandstein; ф. gres; и. arenisca) — осадочная горная порода, состоящая из зёрен песка, сцементированных глинистым, карбонатным, кремнистым или другим материалом (рис.). По времени появления цементирующие вещества могут быть сингенетичными, т.е. отложившимися одновременно с зёрнами песка, и эпигенетичными, проникшими в рыхлую породу и заполнившими пустоты, между зёрнами спустя определённое время после её отложения. По преобладающему размеру зёрен песчаники подразделяются на тонко-, мелко-, средне-, крупно- и грубозернистые. Песчаники, сложенные преимущественно зёрнами одного минерала, называются мономинеральными, двумя — олигомиктовыми, многими — полимиктовыми. В определение песчаника обычно включают состав цемента.[1]

Песчаник может быть разного цвета, но преобладает серый, желтовато-серый или белый, реже красноватый. Плотность песчаника 2250-2670 кг/м³; пористость 0,69-6,70%; водопоглощение 0,63-6,0%; предел прочности на сжатие 30-266 МПа. Лучшие физико-механические свойства имеет песчаник с кремнистым и карбонатным цементирующим веществом, худшие — с глинистым. . При метаморфизме песчаник переходит в кварцит. Кварцевые песчаники и кварциты имеют огнеупорность 1700-1770°С.

Рис.2.9 Образцы песчаника

ДОЛОМИТ и его характеристика.

Доломит(по имени франц. геолога Д. Доломьё, D. Dolomieu, 1750-1801 * а. dolomite; н. Dolomit, Dolomitmasse; ф. dolomite, dolomie; и. dolomita) — минерал класса карбонатов, двойная углекислая соль кальция и магния, CaMg(СО₃)₂. Содержит 30,4% СаО; 21,8% MgO и 47,8% СО₂. Соотношение по массе СаО/ MgO = 1,39. Может содержать примеси Fe+2 и Mn+2 , Со, Pb, Zn. Структура островная, сингония тригональная. Кристаллы ромбоэдрические, призматические, таблитчатые. Агрегаты зернистые, почковидные, фарфоровидные с раковистым изломом, иногда волокнистые или в виде пизолитов. Крупнокристаллические агрегаты встречаются в гидротермальных образованиях и перекристаллизованных карбонатных толщах. Цвет серовато-белый, иногда с желтоватым, буроватым и зеленоватым оттенком. Блеск стеклянный. Спайность, совершенная по ромбоэдру. Твердость 3,5-4,0. Плотность 2850 к г/м³.[1]

При использовании доломитов в строительстве предъявляются требования к его физико-механическим свойствам. Средняя плотность доломита от 2000-2800 кг/м³, пористость от десятков долей процента до 60% (по объёму), предел прочности при раздавливании в сухом состоянии — от единиц до 300 МПа (чаще 20-80 МПа).

ГРАВИЙ (от франц. gravier * а. gravel, grit; н. Kies; ф. gravier; и. gravera) — рыхлая осадочная горная порода, состоящая из более или менее окатанных обломков горных пород и (реже) различных минералов размером в поперечнике 1-10 мм; в горном деле выделяют гравий размером 5-70 мм.

В зависимости от преобладающих размеров обломков в геологических классификациях выделяют гравий мелкий (1-2,5 мм), средний (2,5-5 мм) и крупный (5-10 мм). В горном деле и строительстве по крупности зёрен различают следующие фракции гравия (мм): 5-10, 10-20, 20-40, 40-70.

Рис.2.10 Образец доломита

По происхождению гравий подразделяют на речной, озёрный, морской и водно-ледниковый. Залегает гравий в базальных горизонтах аллювия речных террас и пойм, в водно-ледниковых отложениях — камах, озах и в береговых валах морских побережий. Сцементированный гравий называется гравелитом.

Рис.2.11 Образцы гравия

ЩЕБЕНЬ(а. rock debris, rock waste, crushed stone; н. Schotter, Steinschnitt; ф. gravillon, granulats, pierre соncassee; и. cascajo, ripio) –

1) рыхлая крупнообломочная (псефитовая) порода, состоящая из почти неокатанных остроугольных обломков твёрдых пород размером от 10 до 100 мм. Выделяют по преобладающей величине обломков щебень крупный (70-150 мм), средний (20-70 мм) и мелкий (10-20 мм).

2) Материал в виде кусков обычно остроугольной формы размером от 3 или 5 до 150 мм, получаемых путём дробления и последующего рассева или рассева без дробления горных пород, металлургических шлаков и некоторых термически обработанных материалов.[1]

Щебень подразделяется на фракции (мм): 3-10 или 5-10, 10-20, 20-40, 40-70; по требованию потребителей может выпускаться с зёрнами более 70 мм. Щебень в виде одной или смеси двух смежных фракций — фракционированный, при выпуске без предварительного рассева на фракции или в виде смеси более двух смежных фракций — рядовой. При содержании в щебне до 15% зёрен пластинчатой формы щебень — кубовидный, от 15 до 25% — улучшенный, от 25 до 35% — обычный.

Рис.2.12. Образцы щебня

По морозостойкости щебень подразделяется на 7 марок (от Мрз-15 до Мрз-300). Регламентируется содержание пылевидных и глинистых частиц от 1 % для щебня из изверженных и метаморфических пород и до 2-3% из осадочных пород. При этом содержание глины в комках не должно превышать 0,25%. Содержание зёрен слабых пород с пределом прочности при сжатии до 20 МПа должно быть не более 5% в щебне марок 1000-1400, 10% в щебне марок 400-800 и до 15% в щебне марок 200 и 300. Щебень характеризуется маркой по прочности, определяемой в зависимости от его назначения.[1]

ПЕСКИ (а. sands; н. Sand; ф. sables; и. arenas) — мелкообломочные рыхлые осадочные горные породы (или современные осадки). Состоят из скатанных и угловатых зёрен (песчинок) различных минералов и обломков горных пород. По условиям образования пески могут быть речными, озёрными, морскими, флювиогляциальными, элювиальными, делювиальными, пролювиальными и эоловыми. Общепринятая классификация по размеру зёрен и обломков отсутствует. Обычно к песчаным относят зёрна размером от 0,05 до 2 мм. По преобладающему размеру зёрен пески разделяются на тонкозернистые (0,05-0,1 мм), мелкозернистые (0,1-0,25 мм), среднезернистые (0,25-0,5 мм), крупнозернистые (0,5-1,00 мм), грубозернистые (1-2 мм).[1]

В песках, особенно речных и озерных, почти всегда имеется примесь пылеватых (алевритовых), глинистых и органические частиц. По вещественному составу различают пески мономинеральные, состоящие из зёрен преимущественно одного минерала, олигомиктовые, сложенные зёрнами 2-3 минералов с преобладанием одного, и полимиктовые, состоящие из зёрен минералов и горных пород различного состава. Чаще всего встречаются пески кварцевые, аркозовые (кварц-полевошпатовые), глауконит-кварцевые, слюдистые и др. В качестве примесей обычны слюда, карбонаты, гипс, магнетит, ильменит, циркон и др. Зёрна песков по форме делят на округлые, округло-угловатые и угловатые; по степени окатанности — на скатанные, полуокатанные и остроугольные; по характеру поверхности — на зёрна с ровной, неровной и шероховатой поверхностями.

Рис.2.13. Песок речной

Требования к качеству песков определяются государственными и отраслевыми стандартами или техническими условиями. С точки зрения количества и качества используемых кварцевых песков они могут быть разделены на 2 составные группы: массового использования и узкого назначения.

К первой относятся пески, применяемые при строительстве автомобильных и железных дорог, для изготовления бетонов и строительных растворов, в производстве силикатных строительных материалов, для отощения глин при изготовлении изделий грубой керамики, кровельных рулонных материалов, в цементном производстве, для закладки подземных горных выработок.

Рис.2.14. Песок морской

Качественные требования к этим пескам ограничиваются обычно размерностью зёрен, и только некоторые потребители предъявляют дополнительные не жёсткие по минеральному и химическому составу требования. Пески второй группы используются в литейном производстве (формовочные пески), в производстве огнеупоров (динаса), фарфоро-фаянса, стекла, для песочниц локомотивов, как абразивный материал, для испытания цементов, фильтрации воды и пр.[1]