Справочник строительных материалов

Осадочные горные породы

Осадочные горные породы — продукты выветривания первичных горных пород. Подразделяются на следующие виды:

  • механические (рыхлые и цементированные);
  • химического происхождения (соли угольной и серной кислот);
  • органогенные (биологического происхождения) — зоогенные и фитогенные.

Механические отложения по крупности фракций подразделяют на валуны размером от 15 см до 1 м, гравий — от 5 мм до 15 см, песок — 0,15-5 мм, пыль — 0,005-0,15 мм, глину — до 0,005 мм. Песчаники представляют собой обломочные породы, кварцевые пески, сцементированные известняковым или кремнеземистым илом, глиной и др. Из обломочных пород, применяемых в строительстве, наиболее распространенными являются гравий и песчаник. Их используют как заполнители для обычных бетонов, при устройстве асфальтовых покрытий и шоссейных дорог. Такие сцементированные песчаники, как конгломераты и брекчии, отличаются формой входящих в них частиц. В состав конгломератов входит гравий, в брекчии — природный мелкий хрящ (щебень), а в состав обычных песчаников — песок. Брекчии в зеркальной фактуре представляют собой красивый декоративный камень с мозаичным рисунком.

По крупности составляющего песка песчаники разделяют на крупно- (1-2 мм), средне- (0,5-1 мм) и мелкозернистые (менее 0,5 мм). Наиболее прочны кремнистые песчаники. Они многодельны в обработ-ке, но хорошо полируются и долговечны. Предел прочности их (в зависимости от характера связи) колеблется от 80 до 200 МПа. Известняковые песчаники также обладают достаточно плотной связью и некоторые из них имеют прочность до 200 МПа. Однако они менее долговечны, чем песчаники, сцементированные кремнеземом. Все другие песчаники имеют более слабую связь. Предел прочности их составляет 20-40 МПа. Наиболее слабыми являются глинистые песчаники; они не морозостойки и не водостойки.

В зависимости от связующего вещества песчаники имеют различные цвета. В одних и тех же напластованиях песчаники могут быть неоднородными. В строительстве песчаники применяют для покрытия тротуаров, ступеней лестниц, облицовки зданий, устройства фундаментов и производства щебня.

Химические осадочные породы часто используются для производства вяжущих веществ (см. главу «Вяжущие вещества, бетоны и строительные растворы») и отделочных материалов.

Известняк является одним из распространенных видов осадочных пород. Главной составной частью известняков является кальцит СаСО3, но, кроме него, в эту горную породу входят также глинозем, магнезит, кремнезем и иногда в небольшом количестве органические вещества. Средняя плотность известняков — 1700-2500 кг/м3, твердость по Моосу равна 3. Известняки без примеси имеют белый цвет, при наличии в них окислов железа, глинистых и органических веществ и кварца приобретают различные оттенки: серый, желтоватый, розовый.

Как было отмечено ранее, в зависимости от условий образования известняки бывают плотными и пористыми. В плотных известняках трудно различимы составляющие их зерна. Связь между зернами известняка достигается кристаллизационным сцеплением или цементацией их природными цементами: известняковыми, известняково-кремнистыми или известняково-глинистыми. Примеси MgCO3 и SiO2 повышают твердость, прочность и стойкость известняков. Весьма плотными известняками являются доломитизированные и мраморовидные, в которых начался процесс кристаллизации и заметно кристаллическое строение.

К наиболее прочным и стойким известнякам относятся известняково-кремнистые, содержащие аморфный кремнезем. Известняки с включением ярко выраженных кристаллов кальцита называются мраморовидными известняками. Ввиду наличия большого количества пор они слабо полируются. Прочность плотных известняков составляет 50-300 МПа. Такие известняки широко применяют для кладки фундаментов и стен (бутовая кладка), для устройства лестничных ступеней, подоконников, облицовочных плит и других архитектурных деталей, для облицовки стен зданий, цоколей, порталов и т. д.

Известняковый щебень используют в качестве заполнителя для тяжелых бетонов. Известняк служит также сырьём для производства вяжущих веществ, воздушной и гидравлической извести, портландского цемента и т. д.

К числу пористых известняков относятся известковые туфы, мел, ракушечник.

Известняковые туфы (травертины) образуются в результате выпадения осадка из горячих и холодных подземных углекислых вод, выходящих на поверхность. Туфы имеют губчатое строение и могут служить декоративным материалом. Применяют их в архитектуре малых форм, для устройства в садах и парках гротов, беседок, фонтанов и т. д. Ивестняковые туфы высокой прочности можно использовать для кладки цокольных частей зданий.

Мергель представляет собой известково-глинистую породу, содержащую 35-65% глинистого вещества, и широко используется как сырье для производства портландцемента. Мергель малоустойчив против атмосферных воздействий. От воды он набухает, а при замерзании разрушается.

Мел — зоогенная порода, представляет собой мельчайшие остатки раковин простейших организмов. Невысокая прочность ограничивает использование его в качестве конструктивного материала, однако его широко используют в строительстве для побелки, приготовления шпаклевок, замазок, для производства вяжущих материалов (известь, цемент), а также стекла и т.д.

Ракушечники относятся к зоогенным и представляют собой сцементированные углекислым кальцием (с примесью кремнезёма и глины) раковины и их обломки. Структура крупнопористая. Местонахождения ракушечников находятся на побережье Черного и Каспийского морей, в Молдавии. Ракушечник является хорошим местным стеновым материалом для строительства жилых домов. В зависимости от прочности ракушечники используются для устройства стен, фундаментов и цоколя зданий. Средняя плотность — от 600 до 1500 кг/м3. Учитывая большую пористость, а следовательно, высокое водопоглощение и воздухопроницаемость, стены из ракушечника как правило оштукатуривают.

Диатомит и трепел — фитогенные породы, представляют собой отложения неорганических остатков диатомей, богатых аморфным кремнеземом. Это рыхлые, пористые горные породы, зачастую содержащие до 90% кремнезема. Диатомит — лёгкая горная порода. В сухом состоянии он имеет белый, серый или желтоватый цвет.

Трепел состоит из скоплений мельчайших округлых кремнистых шариков. Под давлением вышележащих слоев трепел уплотняется, образуя более плотную, неразмокаемую разновидность — опоку, В составе опоки имеется мелкозернистый кремнезем с небольшими примесями глины и песка. Средняя плотность этих пород колеблется в пределах от 300 до 1000 кг/м3. Диатомит, трепел и опоку применяют в качестве теплоизоляционных материалов, особенно для изоляции горячих поверхностей. В мелко измолотом состоянии их используют как активную гидравлическую добавку. Опока может служить заполнителем для легких бетонов.