Лабораторна робота № 2
Природні кам’яні матеріали
Короткі відомості
Природними кам’яними матеріалами називають матеріали і вироби, які одержують механічною обробкою (подрібненням, розколюванням, розпилюванням тощо) гірських порід, не змінюючи при цьому їхньої природної структури та властивостей.
Гірські породи – це природні мінеральні утворення, які сформувались внаслідок геологічних процесів у земній корі, складаються з одного або кількох мінералів, і характеризуються відносно сталим мінералогічним складом, певними будовою та властивостями. Залежно від кількості породотвірних мінералів гірські породи поділяють на мономінеральні, що складаються лише з одного мінералу, та полімінеральні – з двох або більше мінералів. Більшість гірських порід є полімінеральними.
Властивості гірських порід оцінюють переважно за їхнім хіміко-мінералогічним складом, структурою та умовами утворення, міцністю, середньою густиною, пористістю, морозостійкістю, корозійною стійкістю, атмосферостійкістю, водостійкістю, теплопровідністю, стираністю, кольоровою гамою, текстурою.
Мінерали – це природні утворення, що відрізняються постійним хімічним складом, структурою і властивостями та беруть участь у формуванні гірських порід.
Визначальними характеристиками для ідентифікації мінералів є хімічний склад і структура, а також істинна густина, твердість, оптичні властивості (колір, блиск, світлозаломлення) тощо.
У сучасному будівництві мають місце такі основні напрями використання природних кам‘яних матеріалів: матеріали та вироби для зведення стін будівель – штучне каміння, блоки; улаштування підлог, сходів – плити, блоки, каміння; облицювальні (декоративні) вироби – плити, каміння, профільовані вироби; каміння та вироби для дорожнього будівництва – бруківка, плити, бордюрний камінь; матеріали та вироби для гідротехнічних та інших споруд; нерудні матеріали – бутовий камінь, заповнювачі для бетону (щебінь, гравій, пісок); сировина для виготовлення будівельних матеріалів – мінеральних в’яжучих речовин, керамічних, скляних виробів тощо.
Під час ударної обробки природних кам´яних матеріалів отримують фактури сколювання: скельну, бугристу, рифлену, борозенчасту, точкову, а також термооброблену, піщаноструменеву. Абразивна обробка дозволяє створити пиляну, шліфовану, лощену, поліровану поверхні. Для здійснення певних дизайнерських задумів використовують також травлені, обпалені, відкриті (очищені) фактури.
Метою роботи є ознайомлення з основними породотвірними мінералами, гірськими породами та вивчення їхніх властивостей, а також доцільних галузей використання.
Нормативне забезпечення:
ДСТУ Б В.2.7-37-95. Будівельні матеріали. Плити і вироби з природного каменю. Технічні умови.
ДСТУ Б В.2.7-59-97. Будівельні матеріали. Блоки із природного каменю для виробництва облицювальних виробів. Загальні технічні умови.
ДСТУ Б EN 1343:2007. Будівельні матеріали. Бордюри з природного каменю для мостіння вулиць. Вимоги і методи випробування (EN 1343:2001, IDT).
ДСТУ Б EN 1467:2007. Будівельні матеріали. Камінь природний. Блоки необроблені. Вимоги (EN 1467:2003, IDT).
ДСТУ Б EN 1468:2007. Будівельні матеріали. Камінь природний. Плити необроблені. Вимоги (EN 1468:2003, IDT).
ДСТУ Б EN 1469:2007. Будівельні матеріали. Вироби з природного каменю. Облицювальні лити. Вимоги (EN 1469:2003, IDT).
ДСТУ Б EN 12440:2011. Природний камінь. Критерії для класифікації
(EN 12440:2008, IDT).
ДСТУ Б EN 12670:2011. Природний камінь. Термінологія (EN 12670:2001, IDT).
ДСТУ Б EN 12057:2007. Будівельні матеріали. Вироби з природного каменю. Модульні плитки. Вимоги (EN 12057:2004, IDT).
ДСТУ Б EN 12058:2007. Будівельні матеріали. Вироби з природного каменю. Плитки для підлоги сходів. Вимоги (EN 12058:2003, IDT).
ДСТУ Б EN 1341:2007. Будівельні матеріали. Плити з природного каменю для мостіння вулиць. Вимоги і методи випробування (EN 1341:2001, IDT).
ДСТУ Б EN 1342:2007. Будівельні матеріали. Бруківка з природного каменю для мостіння вулиць. Вимоги і методи випробування (EN 1342:2001, IDT).
ДСТУ Б В.2.7-138:2007. Щебінь, гравій та пісок декоративні із природного каменю. Технічні умови (ГОСТ 22856-89, МОD).
ДСТУ Б В.2.7-197:2009. Матеріали облицювальні з природного каменю та блоки для їх виготовлення. Номенклатура показників.
ДСТУ Б В.2.7-241:2010. Камінь бутовий. Технічні умови.
ДСТУ Б В.2.7-197:2009. Камені бортові і стінові з гірських порід. Технічні умови.
Вивчення технічних характеристик породотвірних мінералів та гірських порід
Матеріали: зразки мінералів та гірських порід.
Порядок виконання роботи
Ознайомлення з основними характеристиками породотвірних мінералів та гірських порід передбачає опрацювання підручника “Будівельне матеріалознавство”, конспёзаносять до табл. 2.1 та 2.2. Кількість досліджуваних зразків ё (від 3 до 10).
Таблиця 2.1
Характеристика породотвірних мінералів
| Найменування мінералу, група за походженням | Хіміч-ний склад | Струк-тура | Колір, блиск, прозо-рість | Твердість за шкалою Мооса | Істинна густина, г/см3 | Спеціальні власти-вості | Породи, які містять цей мінерал |
| Мінерали вивержених гірських порід | |||||||
| Кварц | SiO2 | Тригона-льна сигонія | Без-барвний,прозорий,напів-прозорий | 7 | 2,65 | П’єзо- електрик, піроелектрик | Різновиди кварцу |
| Ортоклаз | AlSi3O8 | Сигонія моноклінна | Білий, рожевий, скляний блиск | 6,5 | 2,5 | Розчин. в азотній кистлоті | Метаморфіч-ні породи, пегматити |
| Альбіт | AlSi3O8 | Триклінна | Білий різних відтінків | 6 | 2,63 | Використовують в керамічному виробн. | Граніт |
| Анортит | CaAl2Si 2O8 | Триклінна | Безбарвний, білий, синій, скляний блиск | 6-6,5 | 2,76 | Використовують в керамічному виробн. | Базальт, норит, габро |
| Мінерали осадових гірських порід | |||||||
| Опал | SiO2 | Аморфна | Різноманітний | 5-6,5 | 1,9-2,3 | Гра кольору | Діатомітів, трепелів |
| Каолініт | Al4 [Si4O10] (OH)8. | Триклінна | Перламутровий, матовий | 2-3 | 2,59 | Пластичний | Польові шпати |
| Кальцит | CaCO₃ | Тригональна | безбарвний, молочний, рожевий | 3 | 2,7 | В будівельній пром. | В лужних магматична гірських породах |
| Магнезит | MgCO₃ | Тригональна | Білий | 3,5-4,5 | 2,96 | Висока температура плавлення | Опал, доломіт |
Таблиця 2.2
Характеристика гірських порід
| Найменування породи | Мінера-логічний склад | Структу-ра, текстура, колір | Границя міцності при стиску, МПа | Середня густина, кг/м3 | Пере-ваги та недоліки | Види виробів та галузі доцільного застосування |
| Вивержені гірські породи | ||||||
| Граніт | Кварц, польовий шпат | Різноманітний, повнокристалічна | 100-300 | 2600 | Декор та текстура, зносостійкість, висока вартість | Будівництво |
| Діорит | Андезину, темноколірних мінералів | Зеленкувато-сіра, повнокристалічна | 150 – 280 | 2700 | Декор та текстура, зносостійкість, висока вартість | Будівництво |
| Сієніт | Калієвий польовий шпат, плагіоклаз, з домішкою кольорових мінералів | Повнокристалічна, від рожевого до сірого | 150-300 | 2600 | Вогнетривкість, зносостійкість | Будівництво |
| Осадові гірські породи | ||||||
| Пісковик | Кварцові, кварцово-польовошпатові | Середньоуламкова, сірий, жовтувато-сірий | 30–266 | 2400 | Декор,ко-лір, низька ціна | Будівництво |
| Доломіт | Подвійна вуглекисла сіль кальцію і магнію | безбарвний або білий, жовтуватий, бурий | 20-80 | 2800 | Морозостійкість, міцність, легка вага | Будівництво |
| Магнезит | Опал і силікат магнію | Білий, бурий, сірий, жовтий | 40-100 | 3000 | Вогнетривкість, широке використання | Металургія, будівництво |
| Метаморфічні гірські породи | ||||||
| Гнейс | з польового шпату, а також кварцу та кольорових мінералів | Разнозернистая, массивная, полосчатая, білий | 0,4 - 100 | 2100 | Декор, висока ціна | Будівництво |
| Мармур | з кальциту, іноді з домішками доломіту. | від тонкозернистої до крупно-зернистої,щільна,білий. | 100-250 | 2000 | міцний, зносостійкий, низькі теплоізоляційні якості, тендітна структура | Мармур |
| Кварцит | З кварцу | Повнокристалічна, массивна, світло сірий, рожевий, сірий, світло-чорний | 500—600 | 2250—2670 | міцний і ударостійкий,холодний матеріал | Металургія, Будівництво |
Висновок: за завданням викладача дати пропозиції відносно доцільного використання природних кам’яних матеріалів як конструкційних, облицювальних (внутрішнє та зовнішнє облицювання) матеріалів та виробів для влаштування підлог та доріг, а також як сировини для виготовлення мінеральних в’яжучих речовин, керамічних, скляних виробів тощо.