Горные породы

Цель урока: ознакомится с горными породами применяемыми в строительстве, видами каменных материалов и изделий.
Задачи урока: обучающая –сформировать и развить умения анализировать, сравнивать, делать выводы
Развивающая - развивать познавательную активность, логическое и технологическое мышление, память, внимание, профессиональную интуицию.
Воспитательная: сформировать поведенческие качества, дисциплину, коммуникабельность, взаимопомощь и ответственность

Литература
1. Основин В.Н., Шуляков Л.В., Дубяго Д.С. « Справочник по строительным материалам и изделиям» 2010
2. Барабанщиков Ю. Г. «Строительные материалы и изделия» Москва Издательский центр «Академия» 2008г. Учебник
3. Невский В.А. «Строительные материаловедение» Учебное пособие Ростов-на-Дону, Феникс 2010
4. Попов К.Н., Каддо М.Б. «Строительные материалы и изделия», Москва, «Высшая школа» 2010

Организационный момент
Подготовьте тетради и ручки и после изучения презентации выполните предложенные Вам задания.

Повторение пройденного материала
В тетради по предыдущему уроку
1. составьте схему классификации каменных материалов

Заполните в тетради схему классификации каменных стеновых материалов

План проведения урока
1. Горные породы и их классификация.
2. Магматические горные породы.
3. Осадочные горные породы.
4. Метаморфические породы.
5. Добыча и обработка камня
6. Методы защиты.

Горная порода
совокупность минеральных масс, занимающая, как правило, значительный объем в земной коре.
Все горные породы делятся на:
– мономинеральные (простые), состоящие из одного породообразующего минерала
– полиминеральные (сложные), состоящие из нескольких различных минералов
Например, общеизвестная мономинеральная порода мрамор состоит из одного породообразующего минерала - кальцита (СаСО3), а не менее известный гранит - порода полиминеральная. Он состоит из трех основных минералов (кварца, полевых шпатов- ортоклазов и железисто-магнезиальной темного цвета слюды - биотита).
По условиям образования горные породы, согласно классификации академика Карпинского А.П., можно разделить на три основные группы: магматические (или изверженные), осадочные (или вторичные, и метаморфические (или видоизмененные).

Классификация горных пород

Магматические горные породы
- продукты жизнедеятельности магмы, главным образом, алюмосиликатных и силикатных расплавов.
В зависимости от условий формирования структуры пород, выделяют:
– глубинные (интрузивные) породы, отличающиеся зернистым строением имеют равномерно-зернистую полнокристаллическую структуру с высокой средней плотностью, приближающейся к истинной, они характеризуются высокой твердостью, теплопроводностью и морозостойкостью
– излившиеся (эффузивные) горные породы имеют слабо закристаллизованную или стеклообразную структуру, для ряда пород характерна порфировая структура, когда в общей аморфной массе вкраплены кристаллы какого-либо минерала.
- это продукты жизнедеятельности вулканов. Формирование таких пород идет в наши дни при извержении вулканов в виде пепла, лавы и т.п.
Обломочные породы

образовались в результате выветривания изверженных (первичных) горных пород. Под выветриванием понимается совокупность процессов действия солнечной энергии на Землю: деятельность воды, ветра, животных и растительных организмов, в результате которых первичные породы разрушаются. Таким образом, осадочные породы представляют собой вторичные образования.
Осадочные породы характеризуются слоистым сложением.
Органогенные осадки в основном состоят из карбоната кальция СаСО3 реже из аморфного кремнезема SiO2. Главнейшие породы в этой группе – известняки, мелы, диатомиты и трепелы.
Хемогенные осадочные горные породы образовались при испарении вод, содержащих минеральные соли. В строительстве в основном применяют гипс (СаSO4 ·2Н2О), ангидрит (СаSO4), магнезит (МgСО3) и доломит (СаСО3 ·МgСО3).
Осадочные горные породы

Метаморфические (видоизмененные) породы
- это породы, образовавшиеся под влиянием тектонических процессов: дислокаций, смещений, землетрясений, осадочные и магматические горные породы, изменившие свое строение и свойства в результате длительных физико-химических процессов, протекающих под воздействием высоких давлений, температур и минерализованных вод, находящихся в земной коре.
Характерной особенностью таких пород является сланцеватость – параллельно-слоистая ориентация кристаллов минералов, вызванная односторонним горным давлением.
Выветривание природного камня мрамора и других карбонатных пород связано с наличием в этих породах основного породообразующего минерала – кальцита, представляющего собой карбонат кальция (СаСО3). Последний подвергается разрушающему действию "кислотных" дождей, щелочей, образуя водорастворимые соединения.
Гораздо медленнее процессы разрушения идут в гранитах, гнейсах, содержащих практически инертный кристаллический кварц, а также в породах, содержащих полевые шпаты и слюды, на которые хотя и медленнее, но пагубно оказывают гидролитическое действие вода и углекислый газ.
Особо следует отметить несовместимость (в контакте) ряда горных пород и некоторых строительных материалов: карбонатосодержащих пород и песчаников (идет реакция взаимодействия СаСО3 со слабой кремниевой кислотой; стекла оконного и жидкого (силикатного); портландцемента и строительного гипса; глиноземистого цемента и извести-пушонки.

Горные породы
Магматические. интрузивные
Гранит. Состоит из кварца, плагиоклаза, калиевого полевого шпата и слюд — биотита и/или мусковита.
Диорит. Состоит из плагиоклаза (андезина, реже олигоклаза-андезина) и одного или нескольких цветных минералов, чаще всего обыкновенной роговой обманки.
Габбро. Состоит главным образом из плагиоклаза и моноклинного пироксена, иногда также содержатся оливин, ромбический пироксен, роговая обманка и кварц, в качестве акцессорных присутствуют апатит, ильменит, магнетит, сфен, иногда хромит.
Сиенит. Состоит из калиевого полевого шпата, плагиоклаза, с примесью цветных минералов: роговой обманки, биотита, пироксена, изредка оливина. В отличие от гранита практически не содержит кварца (менее 5 %).

Горные породы
Магматические. эффузивные
Порфир. По химическому составу близок к граниту.
Трахит. Состоит из калиевого полевого – шпат (главный компонент), плагиоклаз; биотит, амфибол и пироксен.
Андезит. Состав: плагиоклаз, вкрапленники полевых шпатов, роговой обманки, биотита
Базальт. Состав: основная масса - плагиоклаз, клинопироксен, магнетит или титаномагнетит, вулканическое стекло; вкрапленники - оливин, клинопироксен, плагиоклаз
Диабаз. Состоит в основном из лабрадора и авгита.

Горные породы
Магматические. рыхлые
Песок — Очень часто состоит из почти чистого минерала кварца (вещество — диоксид кремния).
Вулканический пепел — один из продуктов измельчения магмы. Состоит из частей пыли и песка менее 2 мм в диаметре.
Пемза (также пумицит) — пористое вулканическое стекло, образовавшееся в результате выделения газов при быстром застывании кислых и средних лав.

Горные породы
Магматические. цементированные
Вулканический туф
Вулканический трасс
Вулканическое стекло

Горные породы
Осадочные. рыхлые
Глина. Состоит минералов группы каолинита, монтмориллонита или других слоистых алюмосиликатов, но может содержать песчаные и карбонатные частицы.
Песок. Состоит из зёрен горных пород (часто из диоксида кремния).
Гравий. Состоит из окатанных обломков пород, образовавшихся в результате естественного разрушения (выветривания) твёрдых горных пород.
Валун. В состав преимущественно входит кварцевая порода, гранит и песчаник.

Горные породы
Осадочные. цементированные
Песчаник. Породообразующими минералами являются кварц, полевые шпаты, слюда, глауконит.
Конгломерат. Состоит из окатанных обломков (гальки) различного состава, величины и формы, сцементированных глиной, известью, кремнезёмом .
Брекчия. Состоит из обломков базальта, сцементированных эпидотом

Горные породы
Химические осадки
Оолитовый известняк. состоит из концентрических, скорлуповатых шариков (оолитов) углекислой извести, сцементированных известково-глинистым цементом.
Известковый туф (травертин). Состоит из карбоната кальция (в основном арагонит с меньшей долей кальцита), известковых отложений углекислых источников.

Горные породы
Осадочные. зоогенные
Ракушечник. Состоит преимущественно из раковин морских животных и их обломков.
Осадочные. фитогенные
Мел. Состоит из карбоната кальция с небольшим количеством карбоната магния, присутствуют и оксиды металлов.
Диатомит. Состоит из кремнистых створок разного вида диатомовых водорослей в смеси с глинистым и кремнистым материалом.
Трепел. Состоит из мелких сферических опаловых телец (глобул) с примесью глинистых минералов, глауконита, кварца, полевых шпатов.

Горные породы
Метаморфические. изверженные
Метаморфические. осадочные
Гнейс. Состоит из плагиоклаза, кварца и калиевого полевого шпата (микроклин или ортоклаз), могут присутствовать биотит, мусковит, роговая обманка, пироксен, гранат, кианит, силлиманит и другие минералы.
Мрамор. Состоит только из кальцита CaCO3.
Сланцы. Состоят из срастаний низко- или средне-температурных минералов (таких как хлорит, актинолит, серицит, серпентин, эпидот, мусковит, альбит, кварц, ставролит).

Добыча и обработка камня
Природный камень - древнейший строительный материал, неизменный спутник человека, олицетворяющий идею вечности. Человек всегда стремился строить монументально, долговечно, красиво.
Выделяют два способа обработки поверхности камня: ударный и абразивный.
Ударная обработка предусматривает использование таких инструментов как киянка, скарпель, бучарда, пин-хаммеры и др. При этом получается фактура "скалы", бугристая, точечная, рифленая.
Абразивная обработка предусматривает применение быстровращающихся абразивных кругов с использованием тонкодисперсных порошков и паст.
Природный камень проходит несколько этапов обработки. Сначала многотонный блок разрезается на тонкие доски. Их калибруют, полируют, режут на плитки заданных размеров, снимают фаски. Готовые изделия подвергаются тщательному контролю.

Виды фактур отделочных материалов из природного камня

Виды фактур отделочных материалов из природного камня

Виды и марки природных каменных материалов
Основные показатели качества природных каменных материалов:
предел прочности при сжатии (марка материала),
средняя плотность,
морозостойкость
коэффициент размягчения.
В строительстве применяются грубо обработанные каменные материалы, штучные изделия и профилированные детали.
По величине предела прочности при сжатии образцов в воздушно - сухом состоянии все природные каменные материалы делятся на марки: 4, 7, 10, 15, 25, 35, 50, 75, 100, 125, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 800 и 1000.
По числу циклов попеременного замораживания и оттаивания, выдержанных образцами, природные каменные материалы разделяют по морозостойкости на марки 10, 15, 25, 35, 50, 100, 150, 200, 300 и 500.

Грубо обработанные материалы
ПЕСОК – минеральные зерна размером от 0,16 до 5 мм, получаемый просеиванием рыхлых горных пород или дроблением и рассевом отходов камнеобработки;
ГРАВИЙ – окатанные (округлые) зерна размером от 5 до 150 мм, получаемые из рыхлых залежей рассевом;
ЩЕБЕНЬ – куски камня неправильной формы размером от 5 до 150 мм, получаемые при дроблении крупных кусков горных пород с последующим рассевом;
БУТОВЫЙ КАМЕНЬ – крупные куски камня неправильной формы получаемые взрывным методом (рваный бут), или плиты неправильной формы (постелистый бут или плитняк), получаемый выламыванием из слоистых пород.
ПЕСОК
ГРАВИЙ
ЩЕБЕНЬ
БУТОВЫЙ КАМЕНЬ

Изделия из природного камня
- колотые и пиленые изделия для облицовки и кладки стен, устройства полов, дорожных покрытий, гидротехнических сооружений и др.
стеновые камни получают выпиливанием из мягких горных пород, размер основных типов камней 390х190х188; 390х190х288;490х240х188, каждый камень заменяет 8…16 кирпичей;
облицовочные камни изготавливают чаще всего из твердых горных пород гранита, сиенита, габбро (для наружной и внутренней отделки и устройства полов).
В зависимости от способа получения они делятся на колотые, тесаные и пиленые. Толщина пиленых плит составляет 20…60 мм для наружной отделки и 5…20 мм – для внутренней. Поверхность облицовочных плит может иметь различную фактуру:
- «скала» - с крупными буграми и впадинами,
- рифленую или бороздчатую с глубиной бороздок от 0,5 до 2 мм,
- точечную – равномерно шероховатую с углублениями не более 2 мм,
Абразивной обработкой получают более гладкие фактуры: пиленую, шлифованную, лощеную, полированную

Дорожные каменные материалы
Каменные материалы для устройства дорог изготавливают из плотных, прочных износостойких горных пород.
К дорожным материалам относятся:
бортовые камни
брусчатка
булыжный камень
Бортовые камни изготовляют в основном из гранита и сиенита длиной 1000…2000 мм, высотой 300…400 мм, и шириной 100…200 мм.
Брусчатка – колотые или тесаные камни из изверженных или осадочных горных пород имеющие кубовидную форму.
Булыжный камень используют для верхних покрытий дорог , оснований под дороги , крепления откосов, устройства оснований под дороги.
Бортовой камень
Брусчатка
Булыжный камень

Методы защиты природных каменных материалов от разрушения
Все мероприятия по защите каменных материалов от выветривания направлены на повышение их поверхностной плотности и на предохранение от воздействия влаги.
Стойкость материалов против выветривания можно повысить конструктивными мерами, к числу которых относят обеспечение хорошего стока воды и придание камням плотной и гладкой поверхности, например зеркальной. Стойкость против выветривания пористых материалов существенно повышается при создании на их лицевой поверхности плотного водонепроницаемого слоя или гидрофобизацией.

под действием воды как растворителя (особенно содержащая кислотные соединения)
при переменном действии воды и мороза
от изменения температуры из-за неодинакового коэффициента линейного расширения разных минералов
от воздействия органических кислот
из-за оседания на поверхности и в порах камня частиц пыли неорганического и органического происхождения, что приводит к возникновению бактериологические процессы с зарождением микроорганизмов
Скорость разрушения горной породы зависит также от ее качества и структуры, выражающихся в наличии микротрещин, микрослоистости и размокающих и растворимых веществ.
Методы защиты природных каменных материалов от разрушения
Разрушение каменных материалов происходит

Методы защиты природных каменных материалов от разрушения
Предотвращение проникновения воды и ее растворов в глубину материала
флюатирование (например, кремнефтористый магний) - образование нерастворимых в воде соли, которые закрывают поры в камне и тем самым повышают его водонепроницаемость и атмосферостойкость
Покрытие слоем раствора воска в скипидаре, парафина в легком нефтяном дистилляте или каменноугольном дегте
Защита от воздействия углекислоты и образования сульфатов
пропитка на глубину до 1 см горячим льняным маслом
Для предохранения от проникновения воды поверхность камня
Конструктивные меры
образование хорошего стока воды с поверхности камня
придания камню гладкой поверхности и т. д.

Вопросы
1. Дайте определение таким понятиям как природные каменные материалы, горная порода, минералы?
2. Назовите главные породообразующие минералы, опишите их свойства.
3. Назовите главнейшие горные породы, охарактеризуйте их.
4. Каковы основные показатели качества каменных материалов, как можно классифицировать их в соответствии с этими показателями?
5. Перечислите виды каменных материалов, применяемых в строительстве, охарактеризуйте их.
6. Методы защиты природных материалов от выветривания и разрушений.
Изучив презентацию урока дайте в тетрадях ответы на вопросы и вопросы теста:

Выбери правильный ответ
1.К какому виду горных пород относятся мел, песок, известняк?
А) осадочным
Б) метаморфическим
В) изверженным
Г) магматическим
2. Осадочные горные породы образовались в результате
А) выветривания изверженных и других горных пород или в результате осаждения веществ из какой-либо среды
Б) быстрого остывания магмы на поверхности Земли
В) значительного видоизменения магматических горных пород под воздействием высокой температуры и высокого давления
Г) в результате медленного остывания магмы под давлением
3. Назовите представителя каменных материалов из метаморфических горных пород
А) мрамор
Б) гранит
В) известняк
Г) мел