Справочник строительных материалов

Основные виды изверженных горных пород

Из числа изверженных пород преобладающими являются глубинные.

Граниты образовались в результате остывания магмы на большой глубине, в условиях высокой температуры. Они имеют зерно-кристаллическую структуру. Залегают в земной коре в виде обширных монолитных масс круглых и вытянутых форм размерами до сотен километров или в виде отдельных глыб разных размеров. Минералогический состав гранитов: полевой шпат (ортоклаз) — 50-70%, кварц — 20-40%, слюда — 5-15% и иногда некоторое количество роговой обманки. Граниты обладают прочностью от 100-300 MПа. Прочность зависит от их структуры и содержания полевого шпата, кварца, слюды. Особенно прочны граниты, в которых зерна кварца соединены между собой так, что образуют как бы общий остов породы (в других видах гранита эти зерна являются изолированными вкраплениями среди других минералов). На прочность гранита влияют также и размеры его зерен: крупнозернистые обладают прочностью при сжатии до 150 МПа, а мелкозернистые — до 300 МПа. Более прочны мелкозернистые и среднезернистые структуры. Огнестойкость гранитов ограничена, так как при высоких температурах входящие в его состав кварц и слюда, как это уже указывалось выше, увеличиваются в объеме, вызывая растрескивание камня. Средняя плотность гранита — 2500-2700 кг/м3. Гранит — наиболее распространенный отделочный камень. Его широко применяют при возведении устоев мостов, для облицовки набережных, цоколей, общественных и административных зданий и реже — для облицовки порталов, оконных проемов и стен.

На декоративные качества гранита влияют его цвет, текстура и структура. Цвет гранитов колеблется в широких пределах: от светло-серого до черного и от бледно-розового до темно-красного. Выбор гра-нита зависит не только от его декоративных качеств, но и от прочностных показателей. Так, для производства изделий со сложным профилем не рекомендуются граниты порфировидные или гнейсовые. В этих целях целесообразно применять мелкозернистые граниты однородных структур. Для зданий, рассчитанных на долгий срок службы (мемориальные, государственные и важные общественные сооружения), выбирают гранит, имеющий однородную мелкозернистую структуру, что способствует его долговечности.

Сиенит представляет собой глубинную магматическую породу, которая в отличие от гранита не содержит в минералогическом составе кварца. По своему внешнему виду и физико-механическим свойствам сиенит близок к гранитам. Обычно в его состав входят полевой шпат (ортоклаз), некоторые плагиоклазы, биотит, роговая обманка. Цвет сиенита — белый, светло-серый, розовый и красный. Зернистость его структуры ясно различима. Несмотря на отсутствие кварца, прочность сиенита высокая, однако долговечность его ниже, чем у гранита. В связи с отсутствием в сиените кварца он легче, чем гранит, подвергается обработке. Истинная плотность 2,7-2,9 г/см3, средняя плотность 2,4-2,8 т/м3, предел прочности при сжатии 150-200 МПа. Сиениты, содержащие небольшое количество кварца, называются граносиенитами. Используются они иногда для облицовки зданий, а в основном как щебень для бетона.

Диориты — зернисто-кристаллические горные породы, иногда порфировидные, как правило, бескварцевые или с небольшим содержанием кварца. Состоят диориты главным образом из полевого шпата (плагиоклаза) и одного или нескольких цветных минералов, чаще всего роговой обманки, авгита и биотита. В типичных диоритах количество роговой обманки составляет 30-35%. Диориты включают в себя в среднем 75% полевого шпата и 25% темноокрашенных минералов. В зависимости от минералогического состава цвет диоритов может быть серо- или темно-зеленоватых тонов. Средняя плотность — 2700-2900 кг/м3. Прочность диоритов при сжатии — 180-300 МПа, твердость по Моосу — 6. Отличительной особенностью диорита является высокая ударная вязкость. Его целесообразно применять при ударных нагрузках, например, при мощении дорог. Диорит стоек к выветриванию, хорошо полируется.

Габбро — равномернозернистые горные породы, состоящие главным образом- из основного полевого шпата (плагиоклаза) с цветным минералом, чаще всего пироксеном, иногда с роговой обманкой. Обычные габбро содержат 35-40% цветного минерала. Цвет габбро в большинстве случаев темно-серый, черный или темно-зеленый с различными оттенками. Структура зерен его может быть равномернозернистой, крупнозернистой и порфировидной. Габбро залегают иногда большими массивами.

Одной из разновидностей габбро является лабрадорит. В основном это крупнокристаллическая порода, состоящая из полевого шпата (плагиоклаза) с примесью темных минералов. Характерной особенностью ее является ирризация зерен лабрадора, в результате которой получились красивые отсветы на поверхности камня в зеркальной фактуре. Ирризирующие кристаллы при этом дают синеватый, голубой золотистый оттенок. В декоративных лабрадоритах размеры ирризирующих кристаллов достигают 10-12 см. Лабрадорит — наиболее красивый отделочный камень.

Габбро и лабрадориты в обработке трудны, но хорошо полируются. Прочность их, зависящая от крупности зерен, колеблется в пределах 200-320 МПа, твердость по Моосу равна 6. Истинная плотность габбро — 2,8-3,1 г/см3, средняя плотность близка к истинной. Относятся они к атмосферостойким горным породам. Применяют лабрадорит главным образом для декоративной облицовки цокольных этажей зданий, а габбро — для укрепления набережных, как щебень в тяжелых и дорожных бетонах.

Из излившихся (эффузивных) наибольшее практическое применение имеют нижеследующие породы.

Базальты как по химическому, так и минералогическому составам аналоги габбро. Состоят они из полевых шпатов (плагиоклаза) и железисто-магнезиальных минералов, главным образом авгита. В зависимости от условий залегания базальты могут иметь скрыто-кристаллическую или стекловатую структуру. Цвет их от темно-серого до черного. Базальты являются наиболее тяжелыми из всех изверженных пород: истинная плотность — 3,3 г/см3, а средняя плотность близка к истинной. Базальты обладают высокой твердостью по Моосу (7-8), предел прочности при сжатии их 100-500 МПа. Базальты атмосферостойки. Используют их в дорожных покрытиях в качестве щебня для тяжелых бетонов. Базальт является сырьем при изготовлении каменного литья. (Плавление и литье осуществляется при 1100 °С.)

Диабаз, так же как и базальт, является излившимся аналогом габбро. Диабазы представляют собой полнокристаллические, обычно мелкозернистые горные породы, состоящие из полевого шпата (плагио-клаза) и авгита. Истинная плотность — 2,8-3,0 г/см3, средняя плотность близка к истинной. Мелкозернистые диабазы обладают высокой прочностью (до 200 МПа), они вязки, морозостойки и относительно легко поддаются колке и обработке. Диабаз применяют для дорожных покрытий (брусчатка), бордюрных плит и штучных камней, а также как щебень для бетонов.

Порфирит и андезиты, как и базальты, — одни из самых распространенных горных пород. По минералогическому составу они тождественны диориту. Порфирит относится к древним излившимся горным породам, а андезит — к более молодым. Окраска этих пород красно-бурая, телесно-серая, зеленовато-черная. Эти породы легко обрабатываются, используют их для изготовления щебня, дорожной брусчатки и наружных облицовок. Ввиду того что андезиты обладают кислотостойкостью, их используют в качестве заполнителя в кислотостойких бетонах.

Порфиры — горные породы, образовавшиеся при быстром затвердевании магмы на небольшой глубине или на поверхности Земли. Часть минералов имеет крупнокристаллическую структуру, в основном же это мелкозернистая масса. Существуют кварцевый порфир (аналог гранита), бескварцевый порфир (аналог сиенита) и порфирит (аналог диорита). Вкрапленниками порфиров являются кварц, полевой шпат (ортоклаз) и цветные минералы. Вследствие неоднородности структуры порфиров они менее стойки к выветриванию, чем гранитные породы. Наибольшей устойчивостью обладают кварцевые порфиры с плотной мелкокристаллической структурой. Наличие крупных вкрапленников в порфирах повышает декоративные качества камня, но снижает их атмосферостойкость. Истинная плотность — 2,4-2,6 г/см3, средняя плотность близка к истинной. Предел прочности порфиров при сжатии —от 130 до 180 МПа).

Рыхлые обломочные породы образуются во время вулканических извержений. Часть магмы выбрасывается в раздробленном состоянии и при быстром охлаждении оседает на поверхности Земли в виде кусков и частиц разной величины. Порошкообразные частицы обломочных пород размером до 5 мм называют вулканическим пеплом.

Пемза — лёгкая вулканическая пористая порода светло-серого цвета, похожая на застывшую пену. Предел прочности пемзы — 0,2-1,4 МПа, средняя плотность — 300-600 кг/м3, истинная плотность 2,5 г/см3. Пемза состоит в основном из аморфного кремнезема SiO2 (до 70%) и глинозёма АlО2 (15%). Она является хорошим заполнителем для легких бетонов (пористость пемзы достигает 80%), применяется так же, как абразивный материал (в частности, в малярных работах для зачистки шпатлёванных поверхностей под масляную окраску).

Вулканическими туфами называют сцементированные обломочные породы, образовавшиеся в условиях, когда вулканические пеплы, попадая в расплавленную лаву, цементируются этой лавой до ее остывания. Эта горная порода морозостойка, обладает высокой пористостью (от 55 до 70%) и малой средней плотностью — 750-1400 кг/м3. Предел прочности при сжатии туфов — 5-7 МПа. В связи с этими качествами вулканический туф широко применяют как местный стеновой строительный материал в виде блоков. Отходы при его обработке используют в качестве лёгких заполнителей для бетонов. Наиболее обширными запасами туфа располагает месторождение в Армении вблизи Ленинакана. Этот туф носит название артикского. Туфы отличаются большим разнообразием цветов — от ярко-красного и светло-жёлтого до тёмно-лилового и чёрного. Легкость обработки этого камня позволяет выполнять на нем сложные декоративные орнаменты, которыми славятся как древняя, так и современная архитектура Армении. Кроме Армении, залежи туфа имеются также в ряде районов Грузии и на Дальнем Востоке. Красивым жёлто-оранжевым цветом отличается грузинский, так называемый болнисский туф.