ПРИМЕНЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Камни строительные

Это основной вид строительных полезных ископаемых, имеющихся на Урале, что объясняется особенностями его геологического строения – широким развитием разнообразных интрузивных, эффузивных и метаморфических, осадочных пород.

Под строительными камнями понимают скальные горные породы, перерабатываемые на различные строительные материалы (монолиты, блоки, плиты, щебень, песок и др.) механическим путем: дроблением, распиловкой, фракционированием и др. В качестве строительных камней используют интрузивные, эффузивные, метаморфические, осадочные породы. На Урале основными горными породами, из которых получают строительный камень являются в подавляющем количестве кислые интрузивные породы, так называемые гранитоиды – граниты, гранодиориты, кварцевые диориты, диориты, сиениты, а также карбонатные породы – известняки, доломиты. Все шире вовлекаются техногенные породы – отвалы вмещающих и вскрышных пород эксплуатирующихся месторождений.

Пригодность этих горных пород в качестве строительного камня определяется их основными свойствами – физико-механическими (плотность, пористость, водопоглощение, морозостойкость, прочность) и инертностью (устойчивостью к температурным перепадам, воде и др.). Все эти свойства зависят от минерального состава горных пород, их структуры и текстуры.

Все породы делятся по величине прочности и плотности на: камни прочные – гранитоиды, диориты, габбро, дуниты, пироксениты, перидотиты, базальты, диабазы, кварциты (почти все магматические породы); камни средней прочности – мраморы, плотные известняки и доломиты; камни низкой прочности – туфы, пористые карбонатные породы, гипсы.

Строительный камень используется для получения следующей продукции:

1. Бутовый камень – камень неправильной формы, размером более 140 мм, для кладки фундаментов, стен нежилых зданий, в качестве заполнителя бутобетона при возведении массивных сооружений (плотины, молы, дамбы). Выпуск бутового камня на карьерах строительного камня составляет около 5 % по всему объему продукции.

Требования к бутовому камню – предел прочности не менее 10 МПа, К_раз – не ниже 0,7; плотность – не менее 1800 кг/м³, водопоглощение не более 10 %, морозостойкость – не менее 15 циклов.

2. Штучные камни – изделия правильной геометрической формы с обработанной поверхностью. Это – бортовые камни (поребрики), брусчатка. Требования в принципе те же. Их прочность при сжатии не менее 60 МПа.

3. Пильные камни – блоки стандартного размера, вырезаются дисковыми фрезами непосредственно в массиве горных пород. Это – стеновой материал, тонкие армированные перегородки, перемычки. Плотность породы должна быть не более 2100 кг/м³.

Основным видом продукции, получаемой из строительных камней, являются щебень (85−95 % объема) и дробленый песок-отсев (гравий), получаемый при производстве всей вышеназванной продукции. Их характеристика приводится в разделе 3.4 «Щебень и гравий строительные».

Камни облицовочные

Камни облицовочные – это специфическая группа строительных камней, промышленная ценность которых определяется прежде всего их декоративными свойствами.

В зависимости от области применения выделяются три группы.

I группа – камни не несущие значительных механических нагрузок. Это облицовочные плиты для внешней и внутренней облицовки зданий. Для внешней основным требованием является высокая устойчивость к атмосферному влиянию и достаточная прочность. Используются в основном интрузивные (гранитоиды, лабрадорит, пироксенит, габбро и др.) и метаморфические (кварцит, серпентинит) породы. Для внутренних облицовок рационально использовать более слабоустойчивые породы – мрамор, мраморизованный известняк, гипс, ангидрит и т.д. II группа – камни, несущие большую механическую нагрузку. Это плиты для полов, ступени, облицовка устоев мостов и пр. Породы, приме-няемые для этих целей должны обладать высокой износоустойчивостью (истираемостью).

III группа – камни обладающие всеми вышеперечисленными свойствами – прочные, атмосфероустойчивые, очень красивые, крупноблочные – памятники, колонны и др.

В зависимости от назначения варьируются и требования к обли-цовочным камням. Скажем, к внутренним облицовочным камням – жестко не нормируются требования по морозостойкости, водопоглощению, коэффициенту размягчения. Все камни делятся на твердые (магматические и частично метаморфические), средней твердости (мрамора, мергели, известняки, туфы) и мягкие (известняки, гипсы, ангидриты). К ним предъявляются следующие основные требования.

Твердые горные породы характеризуются только пределом прочности при сжатии – не менее 90 МПа. Считается, и это так, что они обладают низким водопоглощением, высокой морозостойкостью и являются неразмягчаемыми. Средней твердости породы должны иметь предел прочности при сжатии не менее 50 МПа, водопоглощение не нормируется, морозостойкость не менее 25 циклов, К_разм не менее 0,7. Мягкие горные породы имеют предел прочности при сжатии от 5 до 30 МПа (в зависимости от их вида), водопоглощение не менее 25%, морозостойкость не менее 25 циклов, К_разм не менее 0,7. Важное значение для всех их имеет полируемость пород.

Отрицательными факторами, влияющими на качество изделий, это касается камней средней и мягкой твердости (мраморы, известняки, доломиты, гипсы, ангидриты и др.) является наличие примесей сульфидов (пирит, халькопирит, галенит), сульфатов, гидроокислов железа. Они неустойчивы к выветриванию. В качестве примера можно привести мраморы Коелгинского месторождения на Южном Урале. Великолепный по качеству белый мрамор, через несколько лет, под влиянием атмосферы иногда желтеет из-за окисления сульфидов, имеющихся в породе в виде примеси. На качество полировки большое влияние оказывает наличие более крепких разностей в породе – например кремния. Происходит выкрашивание и снижение качества полируемой поверхности.

Применяемость интрузивных пород кислого состава ограничивается удельной активностью радионуклидов радия, тория. Ее величина не должно превышать 10·10⁻⁹ Ки/кг.

При оценке месторождений горных пород для производства облицовочных камней важнейшее значение имеет степень их трещиноватости. Понятно, что чем более трещиноваты породы, тем менее перспективно месторождение. Трещиноватость породы связана с так называемой блочностью месторождения, т.е. процент выхода кондиционных блоков, которые можно использовать для изготовления облицовочной плитки. Эта величина обычно не должна быть менее 0,2−0,3. Минимальный размер блоков, при котором при прочих условиях можно говорить о рентабельности месторождения, составляет у осадочных пород 0,2х0,2 м, у магматических пород эта величина 0,4−0,7 м.

Добыча ведется открытым способом, в карьерах. Взрывные работы недопустимы, поскольку они приводят к появлению дополнительной трещиноватости в породах. Для добычи блоков применяют камнерезные станки, с дисковой фрезой и канатную вырезку – армированным стальным канатом.

В Свердловской области имеется ряд месторождений облицовочных камней, главным образом, мраморов, по преимуществу серых тонов – Мраморское, Колюткинское, Полдневское, Шабровское; реже других цветов – Першинское (черные), Полевское (белые), Починковское (черные), Нижне−Тагильское (белые, розовые). В меньшей степени используются в качестве облицовочного камня интрузивные породы – Головыринское, Камышевское, Сибирское – граниты, Черновское – диориты.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: