Физико-механические свойства горных пород

Б) Осадочные, скальные горные породы.

Осадочные горные породы образовались в результате осаждения и цементации минеральных продуктов выветривания изверженных пород или осаждения  продуктов жизнедеятельности и  отмирания живых организмов, населяющих моря и океаны. Эти продукты осаждались и уплотнялись послойно, покрывая изверженные горные породы прерывистыми многослойными пластами. По физическим и механическим свойствам осадочные  породы представляют большое разнообразие. Это объясняется разнообразием  условии их образования.     

По условиям образования осадочные  горные породы разделяются на породы механического отложения, химических осадков и органогенного образования.

Из большого разнообразия сцементированных осадочных горных пород здесь  рассмотрены только песчаники, известняки и доломиты. Валуны, гравий и песок  изложены в разделе рыхлых строительных материалов.

Песчаники состоят из мелких зерен  минералов (кварц), сцементированных кремнистыми, известковыми, глинистыми, железистыми, гипсовыми, битумными и другими  природными веществами. В зависимости  от цементирующего вещества и примесей различают кремнистые, известковые, доломитовые и глинистые песчаники.

Наибольшую прочность 600—2600 кгс/см2, твердость и устойчивость против выветривания имеют плотные мелкозернистые кремнистые песчаники. Эти песчаники  трудно поддаются обработке, а щебень, полученный из них, плохо укатывается  в щебеночном слое дорожных покрытий.

Известковые и доломитовые песчаники, обладая достаточной прочностью, легче поддаются обработке. Глинистые  песчаники мало устойчивы против выветривания, а при увлажнении резко  снижают прочность.

Песчаники применяются в дорожном строительстве в виде бута, колотой  шашки, щебня и штучного камня.

Песчаники широко распространены на территории СНГ. Крупнейшие месторождения  расположены в районах Тульской, Курской, Сумской областях, в Донбассе, на Урале и в Ростовской обл.

Известняки состоят главным  образом из углекислого кальция (CaCO3) с незначительной примесью углекислого магния иногда кварца, железистых, глинистых, углистых и других включений, Под действием соляной кислоты известняки легко «вскипают» с выделением CO2. В зависимости от структуры и текстуры различают следующие виды известняков: плотные, мраморовидные и ракушечниковые. Технические свойства известняков очень разнообразны и зависят от их состава, структуры и текстуры. Однородные плотные скрытокристаллические известняки,   зерна   которых   сцементированы кальцитом, имеют высокую прочность - 1500 кгс/см2, хорошую обратываемость и небольшую истираемость.

Плотные известняки при достаточной  прочности и плотности применяются  в качестве бутового камня, шашки  и щебня для дорожной одежды. Мраморовидные  или кристаллические известняки содержат зерна кальцита, плотно сцементированные между собой. Предел прочности при  сжатии бывает 900—1300 кгс/см2.

Известняк-ракушечник более позднего образования из сцементированных обломков раковин обладает сильно пористой текстурой  с видимыми отделыюстями ракушек. Он легко поддается распиловке на штучный  камень. Объемная масса известняка-ракушечника  составляет 0,6—1,5 г/см3, предел прочности  при сжатии 10— 200 кг/см2.

Землистый известняк — мел состоит  из мельчайших частиц раковин простейших животных, уплотненных под давлением. Химический состав мела одинаков с  известняками (СаСО3), имеет большую  пористость и очень малую прочность. Применяется мел для получения  минеральных вяжущих, для красок и пр.

Известняки, содержащие в своем  природном составе большое количество глин, называют: известковым мергелем при содержании глины до 25%; мергелем при содержании глины от 25 до 60%; глинистым  мергелем при содержании глины свыше 60%. Мергели применяют главным  образом в цементной промышленности, а прочные известняковые мергели  применяют при строительстве  дорог в качестве щебня. Месторождения, известняков широко распространены на территории СНГ. Крупные месторождения  имеются в Ленинградской и  Московской областях, на Украине, в  Молдавии, па Урале, Северном Кавказе, в Крыму и Средней Азии.

Доломит состоит из минерала доломита (карбонат Са и Mg). По свойствам доломиты приближаются к плотным известнякам и наравне с ними применяются в строительстве для получения каменных материалов.

В) Метаморфические (видоизмененные) горные породы.

Метаморфические горные породы образовались в результате последующих видоизменении  изверженных и осадочных пород. Они существенно могут отличаться от первоначальных пород по текстуре и минералогическому составу, К  метаморфическим горным породам,   применяемым   в   строительстве, относятся  гнейс, мрамор, кварцит  и сланцы.

Гнейсы по минералогическому составу  подобны гранитам, из которых они  образовались, и отличаются от них  сланцеватым сложением. Гнейсы, обладая  большой прочностью, в направлении, перпендикулярном сланцеватости, относительно легко раскалываются по плоскостям сланцеватости. Гнейсы так же, как  и граниты, применяются для приготовления  шебня, брусчатки, бортовых и облицовочных плит. В отдельных случаях сланцеватость  гнейса снижает качество получаемых из пего щебня и брусчатки.

Мрамор состоит из сросшихся  кристаллов кальцита с примесью магнезита  и других минералов. Мрамор образовался  в основном из известняков. По. цвету  он бывает белым, розовым, красным, коричневьм и черным. Прочность мрамора при  сжатии в среднем составляет 1000 кгс/см2, он легко пилится на плитки и хорошо полируется- применяется чаще всего  в качестве облицовочных плиток для  декоративных и облицовочных работ, но может быть применен для получения  щебня или крошки. Месторождения  мрамора имеются в Карельской области, на Урале, в Крыму, на Кавказе  и в других районах СНГ.

Кварциты образовались из кремнистых песчаников, в которых зерна кварца непосредственно срослись между  собой. Кварциты по цвету бывают белыми, красными, темно-вишневыми, обладают высокой  плотностью, твердостью, большой прочностью при сжатии — до 4000 кгс/см2, но отличаются хрупкостью. Применяют их для облицовки  особо ответственных сооружений (мавзолей В. И. Ленина—шокшинский кварцит), а также для изготовления щебня, шашки, бортовых камней и др. Лучший кварцит добывают в Карелии у  Онежского озера.

Сланцы характеризуются параллельным расположением составляющих частиц, сланцеватостью. Сланцы состоят из кварца и слюды (слюдяные сланцы), графита (графитовые сланцы), глинистых веществ (глинистые сланцы). Глинистые сланцы являются наиболее распространенными.

Некоторые разновидности глинистых  сланцев, имея довольно высокую прочность, легко раскалываются на тонкие плитки, которые используются как кровельный материал. Сланцы в воде не размокают  и пластического теста не образуют. Примеси углистых веществ или  битумов в сланце позволяют использовать их как местное топливо и для  получения органических вяжущих  материалов. Месторождения сланцев имеются на Кавказе, Урале, Украине, в Эстонии.