Использование Осадочных Горных Пород В Производстве Гиперпрессованного Кирпича

Земную кору слагают горные породы, т. е. природные тела, образованные отдельными минералами или их соединениями. Горные породы, состоящие из одного минерала, называются мономинеральными, а из нескольких - полиминеральными.

И тем и другим присущ двойственный характер. С одной стороны, это минералы или минеральные соединения, у которых изучают структуру, химический и минералогический составы и физические свойства, с другой - это геологические тела, образующие земную кору, и у них соответственно изучают формы залегания, трещиноватость, явления выветривания и др.

Известно около тысячи видов горных пород, из которых более широкое распространение имеют полиминеральные породы, например гранит, состоящий из полевого шпата, слюды и кварца. К мoнoминеральным породам относятся кварцит, состоящий из одного минерала кварца, и мрамор - из одного минерала кальцита. Здесь имеются в виду главные минералы с преобладающим удельным весом в общем составе горной породы. Незначительные примеси других минералов, например слюды и хлорита в кварците или доломита, магния и марганца в мраморе, при этом не учитываются.

Осадочные горные породы имеют вторичное происхождение. Их образование происходило как на поверхности Земли или в приповерхностной ее части из продуктов разрушения ранее существовавших горных пород, так и на дне водных бассейнов из остатков отмерших организмов, растительного мира (водорослей и т. п.). Процесс образования протекал по схеме: физическое и химическое выветривание пород, механический и химический перенос, отложение и накопление продуктов их разрушения, уплотнение и цементация рыхлого осадка с превращением его в породу. Такие породы слагают самые верхние слои земной коры, покрывая своеобразным чехлом породы магматического и метаморфического происхождения при мощности отложений от нескольких дециметров до нескольких сот метров. В одном и том же месте могут чередоваться слои разнообразного состава, например, глины, песка, известняка, мергеля, песчаника, сланца, конгломератов и др. Поэтому все осадочные породы имеют практически одинаковые формы залегания в виде пластов, с которыми связаны их характерные текстурные признаки – слоистость и пористость. Они отличаются также многообразием структур и текстур, с широким варьированием формы и размеров частиц.

Изучение осадочных горных пород может быть интересно специалистам занятым в производстве гиперпрессованного кирпича. Большая часть рассмотренных пород с успехом применяется в качестве сырья для производства кирпича лего. Поэтому предпринимателям имеющим в своем распоряжении станки для кирпича и плитки или только планирующим запуск данного направления данная статья обязательна к прочтению.

В зависимости от условий образования осадочные породы подразделяют на химического, органогенного и механического (обломочного) происхождения. Породы химического и органогенного происхождения часто бывают связаны друг с другом рядом переходов. Структура химических пород определяется размерами кристаллов слагающих их минералов (крупно-, средне-, мелкозернистая, скрытокристаллическая), а органогенных – сохранностью входящих в них остатков и принадлежностью их к тем или иным группам организмов. Органические остатки могут быть разрушены и не разрушены.

Породы химического происхождения образовались в результате осаждения минеральных веществ из истинных (путём кристаллизации) и коллоидных (вследствие коагуляции) растворов с последующим уплотнением и цементацией. Общая особенность таких пород – пористость, трещиноватость и растворимость в воде. К ним относят доломит (CaCO3·MgCO3), гипс (CaSO4·2H2O), ангидрит (CaSO4), магнезит (MgCO3) и др.

Доломиты (по имени франц. учёного Д. Доломье) – состоят из минерала того же названия CaCO3·MgCO3 с примесями других веществ (кальцит, ангидрит, кварц). Образуются в основном путём химического изменения известняковых пород и выпадением из водных растворов. По структуре преимущественно плотные породы (плотность составляет ≈ 2850 кг/м3), цвет – серовато-белый с желтоватым, буроватым и зеленоватым оттенками до чёрного. Твёрдость ‒ 3,5...4,0. По составу различают доломит (более 90% минерала доломита), известковистый доломит (50...90%) и доломитизированные известняки (менее 50% минерала доломита). Применяют для изготовления облицовочных плит, щебня для бетона, огнеупоров, минеральных вяжущих веществ, в стекольной промышленности. Месторождения доломита имеются в Витебской и Могилёвской областях Республики Беларусь. Доломиты часто можно встретить как один из основных видов сырья при производстве гиперпрессованного кирпича.

Гипсовый камень (гипс) – плотная порода белого или светло-серого цвета. Образовалась примерно 100...200 млн. лет назад вследствие гидратации залежей ангидрита или выветривания соляных месторождений. Состоит из минерала того же названия – гипса (CaSO4·2H2O). Содержит в своём составе кристаллизационную воду, способную выделяться при нагревании с образованием полуводного или безводного гипса (ангидрита). В соляной кислоте и горячей воде заметно растворим. Средняя плотность составляет 2100...2300 кг/м3, истинная ˗ 2,3...2,4 г/см3, твёрдость – 1,5...2. Основное применение – сырьё для производства гипсовых вяжущих веществ (ГОСТ 4013). Применяется также как декоративный камень для внутренней облицовки зданий, в качестве добавки к цементам для регулирования сроков схватывания, в керамической промышленности, производстве лакокрасочных и других материалов.

Волокнистая разновидность гипса называется селенитом, а зернистая, напоминающая мрамор, – алебастром. Не следует смешивать горную породу «алебастр» с тонко измельченным обожженным гипсом, который в старину тоже называли алебастром. Безводной (обезвоженной) разновидностью гипса является горная порода ангидрит (CaSO4).

Органогенные горные породы образовались в результате отложения и уплотнения (цементации) отмерших организмов, водорослей и других растений. Они могут быть кремнистого и карбонатного составов. К первым относятся диатомиты, трепелы, опоки. Ко вторым – известняк, мел и др.

Известняк (белый камень) – образовался в водных бассейнах из остатков животного и растительного мира, или как продукт химических осадков. Рыхлые скопления этих осадков уплотнялись давлением воды и скреплялись углекислым кальцием.

Известняк самая распространенная осадочная горная порода. Более 10% всех отложений земного покрова занимают известняки различного качества и свойств. Часто используется в качестве сырья при производстве лего кирпича. Состоит в основном из минерала кальцита CaCO3 и примесей глины, кварца, доломита и др. Примеси MgCO3 и SiO2 повышают твёрдость, прочность и стойкость известняков.

В зависимости от условий образования различают известняки плотные и пористые (рис. 1). Плотность известняков составляет от 800 кг/м3 (известняк- ракушечник, травертин) до 2800 кг/м3 (плотные кристаллические), прочность на сжатие соответственно от 0,4 до 300 МПа. Твёрдость известняков невелика, поэтому они хорошо поддаются обработке. Известняки имеют белый, светло-серый, желтоватый и розоватый цвета, но с примесями могут иметь любой цвет вплоть до чёрного. Используются для производства извести, портландцемента, а также щебня и облицовочных плит. Однако для облицовки зданий и изготовления архитектурно- строительных изделий больше используются мраморизованные известняки.

Травертин (от итал. travertino) представляет собой известковые отложения углекислых источников и является самым распространённым отделочным и строительным материалом со времён Римской Империи. Имеет мелконоздреватое строение и высокую прочность на сжатие (до 80 МПа). Порода мягкая, легко пилится, шлифуется, полируется. На рынок поставляется однородных пастельных оттенков: белого, бежевого, коричневого, жёлтого и др. Используется в архитектуре больших и малых форм – фасады, цоколи, колонны, тротуары, внутренние стены, полы и т. п. (рис. 2). В Минске травертином частично облицованы внутренние стены кинотеатра «Октябрь».

Рис. 1. Ленские столбы России из карбонатных пород (известняков) и разновидности структуры известнякового камня

Известняк-ракушечник – пористая порода, состоящая из раковин моллюсков и их обломков, сцементированных известковым веществом. Он хорошо пилится и обрабатывается. В нём очень много сердцевидных пустот, оставшихся от растворения раковин. Пустоты в данном случае играют положительную роль. Они способствуют лучшему сцеплением с раствором при облицовке плиткой и кладке блоков. Небольшая плотность и малая теплопроводность позволяют использовать известняк-ракушечник для изготовления стеновых блоков. Используется также и как отделочный стеновой материал. В Минске известняком-ракушечником облицован кинотеатр «Октябрь».

Рис. 2. Образцы травертина и мечеть «Сердце Чечни» в Грозном, облицованная травертином

Мергель – представляет собой механическую смесь известняка и глины в различных соотношениях (рис. 3). В зависимости от породообразующих карбонатных минералов подразделяется на известняковый и доломитовый. Средняя плотность составляет 1900...2500 кг/м3, а прочность на сжатие – до 60 МПа. При соотношении известняка и глины 3:1 (СаСО3 – 75...80%, Al2O3 + SiO2 – 20...25%) мергели используют для производства цементов.

Рис. 3. Горная порода мергель

Мел – аморфная модификация карбоната кальция. По химическому составу почти целиком состоит из минерала кальцита (СаСО3). Образовался из мельчайших остатков раковин простейших организмов (растительных и планктонных животных – 60...70%). Остальная часть породы (30...40%) – тонкозернистый порошкообразный кальцит – возникла химическим путём. Мел отличается пористой структурой, имеет белый цвет и небольшую прочность. Используется для приготовления красок, замазок, шпаклёвок, а также при производстве извести, цементов и стекла. В Республике Беларусь разведано более 30 месторождений мела (рис. 4).

Рис. 4. Мел

Диатомиты и трепелы представляют собой породы с большим содержанием водного аморфного кремнезёма. Они образовались из остатков древних морских микроорганизмов и панцирей диатомитовых водорослей, одетых тонкой прочной кремниевой оболочкой. После отмирания растений панцири оставались на дне водоёмов и уплотнялись вместе с осаждавшимися между ними глиной и илом. Как трепелы, так и диатомиты имеют почти одинаковый химический состав и физические свойства. Их скелеты состоят почти из чистого диоксида кремния (кварцевого песка). Они имеют твердую хаотичную структуру и большую площадь поверхности, пористость составляет 60...70%, плотность – 350...950 кг/м3 .

Трепел (получил название от г. Триполи (Сев. Африка) – места первых находок), в отличие от диатомита, порода более раннего происхождения, т. е. образовалась раньше диатомита. С течением времени трепел превращается в тонкопористую или плотную породу, почти полностью состоящую из аморфного кремнезёма – опоку. Опока, как и трепел, состоит из зёрнышек опала и остатков кремневых скелетов организмов, сцементированных кремнистым веществом. Применяют опоку в качестве стенового камня и заполнителя для лёгких бетонов в естественном или термообработанном виде.

Диатомиты и трепелы отличаются большой химической активностью. Используются в качестве активной (гидравлической) минеральной добавки к цементам, наполнителя в производстве пластмасс и как тепло- и звукоизоляционный материал. После термообработки породы в 1,5...2 раза снижается плотность. Продукт термообработки используется в качестве заполнителя для бетона (получил название «термолит»).

Обломочные горные породы образовались под действие природных факторов (вода, попеременное замораживание и оттаивание, нагрев и охлаждение, ветер, углекислый газ и др.), т. е. в результате механического разрушения магматических и метаморфических пород и по размеру обломков подразделяются на грубообломочные (валуны, щебень, гравий), песчаные, пылеватые и глинистые. Они могут быть рыхлые и сцементированные. В сцементированных породах связующим служили карбонаты (кальцит, доломит), оксиды кремния (опал, халцедон, кварц), оксиды железа, глинистые минералы и ряд других. К рыхлым породам относят песок, щебень и гравий (СТБ ЕН 932-1), к цементированным – конгломераты, брекчии, песчаники и др.

Наряду с механическим разрушением может проходить и химическое разрушение. Так, например, при разрушении полевошпатовых горных пород с последующим взаимодействием полевого шпата с водой и диоксидом углерода образовались водные силикаты алюминия и, в частности, минерал – каолинит – основная составляющая глины.

Песок – это рыхлая смесь зёрен горных пород крупностью 0,16...5 мм (рис. 5). По составу песок делят на кварцевый, известняковый, полевошпатовый, пемзовый и др. Наиболее распространёнными в природе являются пески, состоящие из минерала кварца, как более устойчивого к выветриванию. По происхождению они подразделяются на горные, овражные, морские, речные и дюнные. При оценке качества песка учитывают его минералогический и гранулометрический составы, форму зёрен, межзерновую пустотность и др. Применяются пески в качестве мелкого заполнителя в бетонах и растворах, для устройства оснований в дорожном строительстве, для производства силикатных материалов, керамики, стекла и других материалов.

Рис. 5. Песок

Гравий – смесь окатанных обломков горных пород размером 5...70 мм (рис. 6). Более крупные обломки (70...150 мм) называют галечником. Применяются в качестве крупного заполнителя для бетонов и балласта при строительстве дорог. Природная смесь зёрен песка и гравия в разных соотношениях называется песчано- гравийной смесью. При сортировке (просеивании) получают песок и гравий.

Рис. 6. Гравий

Глина представляет собой горную породу, очень сложную и непостоянную как по составу входящих в нее минералов, так и по физическим и технологическим свойствам. Состоит из мельчайших частиц размером менее 0,005мм минералов группы алюмосиликатов (каолинита, монтмориллонита, других глинистых минералов), а также частиц кварца, слюды, полевых шпатов.

Характерной особенностью глины является способность её приобретать пластичность при увлажнении, сохранять заданную форму после высушивания и снова приобретать пластичность при увлажнении, а после обжига переходить в камневидное состояние. Применяется в керамической и цементной промышленности.

Глины образовались в результате выветривания полевошпатовых горных пород. Полевой шпат состоит из четырех основных соединений – оксида алюминия (глинозема), оксида кремния (кремнезема) и оксидов калия и натрия. При выветривании полевого шпата удаляются два последних соединения, и образуется глина, состоящая из глинозема (39,5%), кремнезема (46,5%) и воды. Однако в чистом виде природная глина встречается редко, и содержит, как правило, примеси слюды, песка, углекислых солей кальция и магния, соединений железа. Содержанием соединений железа во многом определяется цвет глины (рис. 7).

Рис. 7. Разновидности глины

Большинство глин имеют полиминеральный состав. Однако встречаются глины с преобладанием одного минерала – каолинитовые (каолины) и монтмориллонитовые (бентониты). Каолинитовые глины – жирные. Примеси кварца, халцедона, опала, оксидов железа делают глину тощей. Глины, состоящие из каолинита, гидроксидов алюминия и слюды называются огнеупорными с температурой плавления около 1700°C.

Каолин (фарфоровая глина) – смесь особо чистых глин белого цвета и песка. Основной составляющей частью каолина тоже является минерал каолинит. Применяется в фарфоровой и фаянсовой промышленности.

Песчаники – это плотная порода, состоящая из зёрен песка (чаще всего кварца), сцементированных различными природными примесями-растворами. В зависимости от вида связующего различают песчаники глинистые, известняковые, мергелистые, кремнезёмистые и др. Их свойства определяются видом природного связующего, характером сцепления и плотностью породы. Прочность песчаников колеблется в пределах от 1 до 150 МПа, плотность от 1900 до 2800 кг/м3, пористость – 0,7...7%, водопоглощение – 0,6...6%. Наибольшей прочностью обладают кремнезёмистые песчаники (до 250 МПа), наименьшей – глинистые. Песчаники бывают серого, зелёного, красного, жёлтого, коричневого и бурого цветов (рис. 8). При метаморфизме кремнезёмистый песчаник переходит в кварцит. Применяются песчаники для устройства полов промышленных зданий, тротуаров, в качестве облицовочного камня и заполнителей для бетона.

Рис. 8. Песчаник

Конгломераты и брекчии (рис. 9) состоят либо из сцементированных зёрен гравия (конгломераты), либо щебня (брекчии). Брекчии (от древнегерм. brecha – ломка) по способам образования могут быть вулканического, осадочного и тектонического происхождения. Конгломерат (от лат. Conglomero – собираю в тесную кучу) ‒ порода осадочного происхождения. Их прочность зависит от прочности входящих в их состав веществ и составляет от 100 до 160 МПа. Применяются в основном в виде щебня, бутового камня и как декоративные отделочные камни.

Любопытно, что с древними конгломератами связаны мировые месторождения золота и урана. Например, знаменитое месторождение Витватерсранд в Трансваале (ЮАР) дает очень высокий процент золота, добываемого ежегодно в мире.

Рис. 9. Образцы конгломерата и брекчии

Минералогический и химический составы, структуру, распространение, классификацию и условия образования горных пород изучает наука петрография. Название ее происходит от греческих слов «петра» - скала, камень и «графо» - пишу, что в буквальном переводе означает - описание камня.

Согласно данным петрографов, все горные породы в зависимости от условий образования делятся на три группы: первичные, или изверженные, вторичные, или осадочные, и видоизмененные, или метаморфические. Изверженные породы называют также магматическими. Распределение указанных пород в земной коре следующее: 95% общего объема земной коры - изверженные породы, 4% - метаморфические, 1% - осадочные.

В своей основе все группы горных пород образовались из магмы, которая возникает в недрах земли в виде сложного силикатного расплава, насыщенного газами и парами воды. Магма - слово греческое и в переводе означает месиво, или тесто.

Первичные породы образуются из магмы непосредственно и в зависимости от условий ее остывания делятся на глубинные, или интрузивные, и на излившиеся, или эффузивные, горные породы. Естественно, что излившиеся породы являются аналогами глубинных. Эти названия произошли от соответствующих латинских слов «интрузио» - внедрение и «эффузио» - излияние.

Глубинные породы зарождаются из расплавленной магмы, которая, прорываясь по трещинам земной коры, застывает в ее недрах в условиях высокого давления и постепенного понижения температуры. В этом случае все составные части магмы успевают выкристаллизоваться, а сами кристаллы достигают значительных размеров. В результате образуются плотные породы с полнокристаллической структурой типа гранита, залегающие крупными массивами.

Излившиеся породы формируются на поверхности земли при извержении магмы, когда она теряет газы и переходит в лаву в условиях низкого давления и резкого понижения температуры. В этом случае составные части магмы не успевают полностью кристаллизоваться. В результате образуются породы с обилием аморфного стекла, часто с большой пористостью, например базальт.

В целом структура излившихся пород носит название порфировой и характеризуется вкраплением сравнительно крупных кристаллов в плотную основную массу породы. В случае, когда ни один минерал не успевает кристаллизоваться, порода целиком состоит из некристаллического стекловатого вещества и структура ее соответственно называется стекловатой. Ее имеют так называемые вулканические стекла - пемза, обсидиан, кремний и вермикулит.

Кроме деления изверженных пород на глубинные и излившиеся, их можно классифицировать также по степени насыщения кремнеземом - двуокисью кремния SiO2, согласно рис. 10. Приведенная классификация имеет большое практическое значение. С уменьшением содержания SiO2, увеличивается плотность пород, понижается их температура плавления, окраска изменяется от светлой до темной, породы легче поддаются обработке. И, наоборот, при высоком содержании в магме SiO2 она выпадает в виде зерен кварца - очень твердого минерала, что значительно затрудняет обработку породы.

Рис. 10. Классификация извержения пород

Вторичные, или осадочные, породы образовались в результате разрушения первичных горных пород выветриванием, а также из продуктов жизнедеятельности растительных и животных организмов, населяющих большие водные бассейны.

Осадочные горные породы в зависимости от происхождения принято подразделять на механические, или обломочные, отложения, химические осадки и органогенные породы. Механические отложения, в свою очередь, делятся на рыхлые и сцементированные. Грубые обломки принято также разделять на угловатые и окатанные.

К механическим отложениям, кроме того, относят в виде самостоятельной группы сцементированные накопления вулканического происхождения, которые называют пирокластическими, т. е. в буквальном переводе огненнообломочными породами.

Обломочные рыхлые угловатые - глыбы, щебень, дресва, песок, супесь, суглинок и глина.

Рыхлые окатанные - валуны, галька, гравий.

Сцементированные - песчаники, брекчии, конгломераты. Песчаники образуются в результате цементации песков, брекчии - угловатых обломков, а конгломераты - окатанных обломков.

К пирокластическим породам относят вулканические пеплы и туфы.

К химическим осадкам относятся различные известняки, известковый туф, доломит, ангидрит, гипс. Общая особенность перечисленных пород - растворимость в воде, пустотность, трещиноватость.

Органогенные породы - диатомит, трепел, опока и др.

Видоизмененные, или метаморфические, горные породы образовались в результате воздействия внутренних геологических сил (высокой температуры, давления и химических процессов) на первичные - изверженные и на вторичные - осадочные породы.

Видоизмененные породы разделяются на массивные, или зернистые (кварцит и мрамор), и сланцеватые - гнейсы и сланцы различного минерального состава.

Генетическая классификация горных пород, имеющих наибольшее применение в строительстве, приведена на рис. 11.

Рис. 11. Генетическая классификация горных пород

Как облицовочные камни из осадочных пород первоочередной интерес представляют силурийско-девонские песчаники. Прочные сцементированные пески называются песчаниками. Они наряду с брекчиями и конгломератами принадлежат к разряду обломочных пород.

Песчаники, окрашенные в различные цвета, применяются как облицовочный камень. Силурийские и девонские песчаники имеют массивную текстуру. Это обычно мелко- и среднезернистые, реже крупнозернистые породы, состоящие из кварца, полевых шпатов и слюды. Декоративность песчаников удовлетворительная. По физикомеханическим свойствам песчаники удовлетворяют требованиям ГОСТа 9479-84. Эти породы достаточно погодоустойчивы. Для примера отметим, что в середине XIX в. в Москве и Петербурге широко применялись как облицовочный материал шидловецкие и радомские песчаники Польши, а также виттембергские, бременские и бавенские красные и светло-серые песчаники Германии, которые и поныне надежно служат облицовочным материалом в сохранившихся зданиях и сооружениях.

Песчаники хорошо поддаются раскалыванию, неплохо обрабатываются термогазоструйным инструментом и бучaрдaми. Отдельные разновидности песчаника принимают полировку, но большинство не полируются. Широко используются они для изготовления бордюра, ступеней, парапетов, плит облицовочных цокольных повышенной толщины и неполированных фактур. Песчаники имеют пористость от 2 до 20%, предел прочности при сжатии от 30 до 140 МПа. Характерной особенностью этих пород является улучшение свойств направленного раскалывания с увеличением степени насыщенности песчаников водой. Это свойство часто используют при взрывном отделении монолитов песчаника, для чего через пробуренные шпуры породу предварительно пропитывают водой. Микроструктуры песчаников приведены на рис. 12.

Песчаники в природе цементируются кремнистым, известковым или глинистым цементом. Значительный объем декоративно-облицовочных песчаников в нашей стране добывают на Украине (в западных областях) и в Молдове.

Рис. 12. Микроструктура песчаника: а - с кремнистым цементом; б - с известковым цементом; в - с глинистым цементом

На территории СНГ известняки осадочного происхождения распространены очень широко. Из них интерес как материал для получения облицовочных камней представляет ракушечниковые и политовые известняки неогенового возраста, литотамниевые идолитовые известняки тортонского и сарматского возрастов, оолитовые плотно перекристаллизованные и сарматско-понтические ракушечниковые известняки, а также известняки-ракушечники мэотиса, нуммулитовые известняки палеогена, мшанковые известняки датского яруса.

Большинство известняков являются низкопрочными и неморозостойкими породами, поэтому они рекомендуются только для внутренней облицовки зданий и сооружений. Только плотные перекристаллизованные мелкозернистые известняки принимают полировку, из остальных видов известняков облицовочная продукция изготовляется в пиленой фактуре. Эти породы хорошо подвергаются резанию алмазами, а отдельные разновидности их твердосплавным инструментом.

Известняки являются осадочными карбонатными горными породами, состоящими из кальцита или кальцитовых скелетных остатков организмов, редко из арагонита. По химическому составу известняки близки к кальцитам, в которых CaO составляет до 56% и CO2 до 44%. Довольно часто известняки включают примеси глинистых минералов, кварца, гипса, пирита. Разделяют известняк доломитизированный с содержанием MgO от 4 до 17%, мергелистый с содержанием SiO2+R2O3 от 6 до 21%, песчанистый с содержанием кварца, окремнелый с содержанием опала и халцедона.

Характеризуя известняки, в практике принято в их названиях отражать преобладающее присутствие органогенных остатков (водорослевый, мшанковый), либо его структуру (детритусовый, сгустковый, кристаллический) или форму породообразующих частиц (оолитовый, брекчиевидный).

По структуре выделяют известняки кристаллический, органогенно-обломочный, смешанной структуры и натечный. Известняки кристаллической структуры разделяют по величине зерен на крупно-, мелко- и скрытокристаллический. По блеску на изломе известняки различают перекристаллизованные (мраморовидные) и кавернозные (травертиновые). Кристаллический известняк подразделяют на массивный, плотный и слабопористый. Травертиновый известняк разделяют на кавернозный и сильноопористый.

Органогенно-обломочную разновидность этих пород в зависимости от состава и величины составляющих частиц разделяют на рифовый, ракушечный (состоящий преимущественно из сцементированных целых или дробленых раковин), детритусовый (сложенный обломками раковин, сцементированных кальцитовым цементом) и водорослевый.

Натечный известняк состоит из натечного кальцита. Его называют известковым туром или травертином. Он характеризуется ячеистостью, малой объемной массой, легко обрабатывается и распиливается.

По макротекстуре известняки различают массивные, кавернозные, комковатые, рифовые, фунтиковые, стилолитовые и другие.

Цвет известняков преимущественно белый, светло-серый, желтоватый, бурый, красноватый, зеленоватый, темно-серый, черный. Физико-механические свойства этих пород неоднородны, но имеют прямую зависимость от структуры и текстуры. Плотность известняков 2700-2800 кг/м3 объемная масса их изменяется от 800 до 2800 кг/м3 предел прочности при сжатии колеблется от 0,4 до 300 МПа.

Помимо использования в качестве облицовочного камня известняки имеют универсальное народнохозяйственное применение в промышленности, строительстве и сельском хозяйстве. Наиболее ценными месторождениями облицовочных известняков являются Жетыбайское в Казахстане, Альминское в Крымской обл., Шахтахтинское в Азербайджане.

Доломит назван по имени французского ученого Д. Доломие и относится к классу карбонатов, представляет двойную углекислую соль кальция и магния. Структура пород островная. Кристаллы ромбоэдрические, призматические, таблитчатые. Агрегаты зернистые, форфоровидные с раковистым изломом, иногда Волокнистые или в виде пизолитов.

Цвет доломита серовато-белый, иногда с желтоватым зеленоватым или буроватым оттенком. Блеск стеклянный.

Доломиты слагают пласты, линзы, прослой, жилы, а также различные другие геологические тела неправильной формы. Его объемная масса составляет от 2000 до 2800 кг/м3 пористость от десятков долей процента до 60%, предел прочности породы в воздушно-сухом состоянии 20-80 МПа. Наиболее крупными месторождениями облицовочного доломита являются: Негребовское на Украине, Гремячевское (Горьковская обл.) и Саткинское (Челябинская обл.) в России, Каарма в Эстонии.

Гипс - минерал класса сульфатов, который в чистом виде содержит 32,5% CaO, 46,5% SO3 и 21% Н2O. В природе гипс содержит механические примеси в виде органического и глинистого вещества, сульфидов и других минералов. Кристаллизуется в моноклинной сингонии. Кристаллы таблитчатые или призматические образуют двойники типа ласточкиного хвоста. Спайность породы весьма совершенная.

Агрегаты гипса зернистые, порошковатые, листоватые, радиально-игольчатые, волокнистые прожилки, а также конкреции. Абсолютно чистый гипс бесцветен и прозрачен. Чистого гипса в природе не бывает. Наличие примесей придает ему серую, розоватую, желтоватую, бурую и другие вплоть до черной окраску. Блеск породы стеклянный.

Твердость по шкале Mooca всего 2. Средняя плотность породы 2300 кг/м3 Гипс растворяется в воде. Повышение солестойкости окружающей гипс геологической среды приводит к образованию безводного сернокислого кальция - ангидрита. Ангидрит возникает также при обезвоживании гипса. Есть различные разновидности гипса, такие как селенит - полупрозрачные волокнистые агрегаты с шелковым блеском, гипсовый шпат - пластинчатый в виде прозрачных кристаллов и другие.

Гипс - осадочная горная порода, состоящая из вышеописанного минерала гипса и примесей, из которых чаще всего присутствуют доломит, ангидрит, гидроксиды железа, кальцит, целестин, сера и другие.

По генезису выделяют гипсы, образовавшиеся путем химического осаждения в осоложенных бассейнах на начальных стадиях галлогенеза, возникающие при гидратации ангидрита в приповерхностных зонах, и другие.

Гипс легко обрабатывается, хорошо принимает полировку, обеспечивает высокие декоративные свойства, что позволяет использовать его для производства облицовочных плит и изделий для внутренней облицовки и как материал для различных поделок. Гипс является хорошим имитатором мрамора. Наиболее ценные месторождения гипса, пригодного для использования его в качестве облицовочного материала, сосредоточены в западных областях Украины.

Брекчия представляет собой крупнообломочную горную породу, состоящую из сцементированных угловатых обломков различных горных пород размером свыше 10 мм. Обломки, слагающие брекчию, могут быть однородными и разнородными, резко отличающимися от цемента. Цемент в брекчиях может также быть разнообразным. В зависимости от размеров обломков выделяют брекчии глыбовые с размерами кусков свыше 1000 мм, крупно-, средне- и мелкообломочные с размерами кусков от 100 до 1000 мм и крупно-, средне и мелкощебеночные с обломками от 10 до 100 мм.

По генезису выделяют брекчии осадочные, карстовые, химические, вулканические и тектонические. Значительная часть брекчий, хорошо сцементированных и содержащих обломки мраморов и мраморизованных известняков представляет ценное сырье для производства облицовочных материалов, первоочередно плит облицовочных для внутренней облицовки зданий и сооружений.

Близкой породой к брекчии является конгломерат. Конгломерат - обломочная горная порода, представляющая собой сцементированную гальку с примесью более тонкого материала - гравня, песка, алеврита и другого. Размеры гальки 10-100 мм. Цементом в конгломерате служат чаще всего карбонаты, оксиды железа, глинистый материал, кремнезем. Входящая в состав конгломерата галька может быть представлена как однородным, так и разнородным породным материалом.

Конгломераты, представленные разнородными породами, именуются полимиктовыми конгломератами. По способу наслоения материала конгломераты разделяются на морские, пролювиальные, аллювиальные озерные. Конгломераты, сложенные галькой из мрамора, андезита, мраморизованных известняков и имеющие прочный цемент, могут использоваться для производства облицовочных изделий для внутренней отделки зданий и сооружений.

Осадочные горные породы образовались в результате осаждения солей в высыхающих водоемах - химические осадки, скопления остатков растительного и животного мира - органогенные, а также в результате разрушения массивных горных пород магматического или осадочного происхождения - обломочные.

К химическим осадкам относят гипс, ангидрит, магнезит, доломит и известковые туфы.

Гипс - горная порода, состоящая из минерала того же названия. Гипс применяют для производства воздушного вяжущего - строительного гипса, а также в качестве облицовочного материала внутренних частей зданий в виде искусственного мрамора.

Ангидрит состоит из одноименного минерала - ангидрита CaSO4. Применяют его в качестве облицовочного материала, а также сырья для производства ангидритового цемента.

Магнезит состоит из минерала того же названия - магнезита MgCO3. Иногда он содержит примеси углекислых кальция и, железа. Твердость магнезита 3,5...4,0; цвет белый, от желтоватого до бурого. Применяют магнезит в качестве сырья для производства воздушного вяжущего - каустического магнезита и огнеупорных материалов.

Доломит состоит в основном из минерала доломита СаСО3•MgCO3 с примесями глинистого, железистого, кремнистого и других веществ. Цвет серый, от желтоватого до бурого. Структура зернистая. По свойствам доломиты близки к плотным известнякам, иногда они обладают и более высокими, чем известняки, механическими свойствами. Применяют доломит для производства щебня, изготовления облицовочных плит, огнеупоров и вяжущих материалов.

Известковые туфы образовались при выделении СаСО3 из кислого углекислого кальция, растворенного в воде. Очень пористые известковые туфы используют как сырье для получения извести, а плотные с мелкими равномерно расположенными порами туфы применяют в виде штучных камней для кладки стен и в качестве щебня для легких бетонов.

К органогенным породам относят различные карбонатные и кремнистые породы. Для строительных целей используют известняки, известняки-ракушечники, мел, диатомиты и трепелы.

Известняк образовался в водных бассейнах из остатков животного и растительного мира (или как продукт химических осадков). Рыхлые скопления раковин и их осколков скреплялись углекислым кальцием. Известняк состоит в основном из минерала кальцита CaCO, и примесей глины, доломита, кварца и др. Плотность известняка 1700...2600 кг/м3, прочность при сжатии 10...100 МПа. Цвет белый, от желтоватого до бурого. Известняк используют для производства щебня, облицовочных плит и архитектурных деталей, а также для производства извести и портландцемента. Облицовочный гиперпрессованный кирпич, а также лего кирпич из отсевов известняка и доломита обладают высокой прочностью (М150 и выше), несмотря на достаточно скромные показатели исходного материала.

Известняк-ракушечник - пористая горная порода, состоящая из раковин и их обломков, сцементированных известковым веществом. Плотность 900...2000 кг/м3, предел прочности при сжатии 0,4...15,0 МПа и более. Из материала производят разные виды строительных блоков, применяют для изготовления стеновых камней, а также и в качестве заполнителя для легких бетонов.

Мел - землистая горная порода, состоящая почти из чистого карбоната кальция. В качестве примесей встречаются глинистые вещества и зерна кварца. Мел обладает высокой дисперсностью. Цвет его белый. Применяют в качестве белого пигмента, для приготовления замазки, а также при производстве извести, портландцемента и стекла. Гиперпрессованный кирпич из мела встречается довольно редко, но бывает.

Диатомиты - слабо сцементированная, очень пористая кремнеземистая порода, состоящая от панцирей диатомовых водорослей и частично из скелетов животных организмов. Плотность 400...1000 кг/м3, пористость 60...70%.

Трепелы - очень легкая глиноподобная порода, содержащая аморфный кремнезем в виде мельчайших шариков опала. Плотность 500...1200 кг/м3, пористость 60...70%, коэффициент теплопроводности 0,17...0,23 Вт/(м•°С).

Применяют диатомиты и трепелы для изготовления теплоизоляционных материалов, легкого кирпича, а также в производстве гидравлических вяжущих в качестве активных минеральных добавок.

Механические отложения образовались в результате физического выветривания горных пород под влиянием воды и температуры. Продукты разрушения переносились ветром и особенно водными потоками на различные расстояния и оседали. Так образовались глины, песок, щебень и гравий из массивных горных пород.

Химическое выветривание проявлялось в результате взаимодействия составных частей горных пород с различными веществами, находящимися в атмосфере. Так, полевой шпат (ортоклаз) под действием воды и углекислоты (находящейся в воздуxe) разрушался, образуя минерал каолинит:

K2O • Al2O3 • 6SiO2 + 2H2O + CO2 = K2CO3 + 4SiO2 + Al2O3 • 2SiO2 • 2H2O

К физическому и химическому выветриванию (разрушению) горных пород часто присоединяется еще биохимическое выветривание, являющееся результатом жизнедеятельности животных и растительных организмов. В результате выветривания горных пород образуются дисперсные частицы, зерна и крупные обломки; некоторые из них цементируются глиной, кальцитом или кремнеземом, образуя цементированные горные породы. В зависимости от крупности зерен и цементации их различают следующие виды механических отложений осадочных горных пород.

Песок - рыхлая смесь зерен различных пород крупностью 0,16-5,0 мм. В зависимости от условий образования пески бывают горные, речные, морские, дюнные, барханные и др. Применяют для приготовления бетонов и растворов, встречается лего кирпич из песка.

Гравий - окатанной формы зерна крупностью 5...70 мм. Применяют в качестве заполнителя для бетонов.

Песчаники - горная порода, состоящая из зерен кварца, сцементированная глинистым, кремнеземистым или известковым веществом. Прочность песчаника зависит от вида цементирующего вещества, крупности и формы сцементированных зерен. Наиболее прочные кремнеземистые песчаники имеют предел прочности при сжатии 200 МПа и более. Используют песчаники в качестве щебня для бетона, облицовки опор мостов и зданий, для дорожных покрытий, так как они имеют высокие морозостойкость и прочность при истирании.

Конгломераты - горная порода, состоящая из сцементированных зерен гравия, а брекчия - то же, из сцементированных зерен щебня. Конгломераты и брекчии используют в качестве щебня для бетонов, штучного камня и облицовочных плит.