Гранит и камень
Классификация горных пород, используемых для производства щебня
Классификация горных пород
Щебень производят из горных или каменных пород, путем дробления, раскалывания, распиливаиния и т.д. крупных частей породы на соответствующие той или иной фракции размерные куски и частицы (зерна). Эти горные породы залегают в верхних слоях земной поверхности в виде сплошных массивов (месторождений камня) или скоплений каменных обломков разной крупности.
Свойства щебня, получаемого из горной или каменной породы напрямую зависят от свойств исходной породы — ее прочностных, механических, химических и физических качеств. А качественные свойства породы, в свою очередь, зависят от ее минералогичского состава, структуры, текстуры и состояния свежести породы.
Горные породы подразделяют на три основные группы:
- изверженные (магматические), или первичные;
- осадочные, или вторичные;
- метаморфические, или видоизмененные.
В свою очередь эти группы пород подразделяют на подгруппы в соответствии с приведенной ниже классификацией.
Изверженные породы (первичные)
Различают два основных типа изверженных (первичных) пород:
- глубинные (интрузивные) — граниты, сиениты, габбро, диориты и др.
- излившиеся (эффузивные) — базальты, туфовые лавы, диабазы, порфиры и др.
Осадочные породы (вторичные)
К осадочным (или вторичным) породам относятся следующие виды образований:
- механические, обломочные отложения, которые подразделяют на рыхлые (валуны, природный щебень, гравий, песок) и сцементированные (песчаники, конгломраты, брекчии).
- органогенные и химические образования (доломиты, магнезиты, гипс, ангидрит, различные известняки).
Видоизмененные (метаморфические) породы
Видоизмененные породы включают такие горные образования, как мраморы, кварциты, гнейс и т.д.
Как правило, горные породы представляют собой более или менее однородные минеральные агрегаты, являющиеся составляющей земной коры.
В составе горной породы может преобладать один минерал или несколько. В первом случае горная порода называется простой (мономинеральной), во втором — сложной (полиминеральной). Примеры простых горных пород — кварцит, гипс. Граниты, базальты, габбро и др. относятся к сложным горным породам.
В минералогии вещества, имеющие внутреннюю кристаллическую решетку, состоящую из атомов одного элемента, называют самородками. К таковым относятся алмаз, самородные образования золота, платины, меди, железа и т. д.
Геологические исследования состава земной коры показали, что в составе верхних слоев горных пород преобладает кремнезем SiO2 — почти 60% и глинозем Al2O3 — более 15%. Присутствуют также, окись кальция СаО — 5%, ОКИСЬ натрия N2О — почти 4%, окись железа FeO — 3,8%, окись магния — MgO — 3,5% и некоторые другие окислы и химические элементы. Всего породообразующих минералов насчитывается около 50 (из 2500 известных в природе).
Главными породообразующими минералами являются полевые шпаты (ортоклазы и плагиоклазы), роговая обманка, авгит, змеевик, оливин, кварц, слюда, кальцит (известковый шпат), каолинит и другие аналогичные минералы.
Именно эти минералы являются основой горных пород, применяемых в различных строительных отраслях.
Рыхлые каменные материалы
Кроме горных пород в строительстве используются и, так называемые, рыхлые каменные материалы. К таковым относятся валуны, гравий, песок, дресва и т.д. Рыхлые обломочные породы образуются в результате воздействия на горные породы ледников, влаги, температурных и других факторов внешней среды. Рыхлые отложения сортируются на гравий, песок, глину, но часто встречаются и в смешанном виде гравия, песка и глины.
По размерам каменные материалы из рыхлых пород классифицируются следующим образом:
Гравий
Гравий — рыхлая крупнообломочная (псефитовая) осадочная горная порода, сложенная окатанными обломками пород (иногда содержит обломки минералов размером 1-10 мм), образовавшихся в результате естественного разрушения (выветривания) твёрдых горных пород. В горном деле выделяют гравий размером 5-70 мм. В зависимости от преобладающих размеров обломков в геологических классификациях выделяют гравий мелкий (1-2,5 мм), средний (2,5-5 мм) и крупный (5-10 мм). В горном деле и строительстве по крупности зёрен различают следующие фракции гравия (мм): 5-10, 10-20, 20-40, 40-70.
По происхождению гравий подразделяют на речной, озёрный, морской и водно-ледниковый. Залегает гравий в базальных горизонтах аллювия речных террас и пойм, в водно-ледниковых отложениях — камах, озах и в береговых валах морских побережий. Сцементированный гравий называется гравелитом. Природный гравий содержится главным образом в песчано-гравийной смеси, которую добывают с помощью экскаваторов, бульдозеров, землесосных снарядов, плавучих грейферных и дражных снарядов, а затем транспортируют для обогащения грохочением и/или промывкой.
Вредные примеси в гравии: окатыши глин, пыль и пирит, гипс и частицы слабых или выветрелых либо потенциально реакционноспособных пород (кремнистые и вулканические, содержащие активно растворимый в щелочах кремнезём) в количестве более 5% по массе. Обычно гравий применяют в виде смеси двух смежных фракций; при этом допускается содержание небольшого количества (до 5%) более мелких и более крупных зёрен; количество глинистых и пылевидных частиц не должно превышать 1-2%; содержание зёрен слабых пород прочностью при сжатии менее 20 МПа не более 10-15% в зависимости от марки гравий по дробимости. Прочность гравия определяется: дробимостью при сжатии (раздавливании) в стальном цилиндре, учитываемой при приготовлении бетона; истираемостью в полочном барабане, принимаемой во внимание в дорожном строительстве.
Гравий природного происхождения применяют в качестве крупного заполнителя для армированного и неармированного бетона, для приготовления гравийно-щебёночной смеси, используемой при сооружении железнодорожного пути, в строительстве автомобильных дорог и др. Гравий рекомендуется применять для бетонов марки до 300. Пригодность хорошо окатанного аллювиального гравия для бетона марки 300 и любого гравия для бетона марки 400 определяется по результатам испытания в бетоне.
Свойства горной породы
| Тип горной породы | Осадочная горная порода |
| Текстура 2 | однородная слоистая |
| Структура 2 | псефитовая |
К какой горной породе относится гравий
песчаник (соответствующей зернистости)
песчаник (соответствующей зернистости)
крупнозернистый 0,05 – 0, 01,
Греч . п сефос – камешек; псамос – песок; франц. алеврон — мука.
В пределах каждой группы выделяют рыхлые породы, в которых обломки не скреплены (несцементированные породы), и сцементированные, обломки которых связаны каким-либо цементом. Состав цемента бывает разнообразным. Обычно это различные химические соединения, выпадающие из вод, циркулирующих между обломками; часто цемент бывает известковым, что легко определяется по его реакции с соляной кислотой; кремневым, определяющимся по высокой твердости и иногда блеску; железистым, характеризующимся желтой, красной и бурой окрасками, большой плотностью; глинистым, сравнительно легко размокающим, и т. д
Псефитовые породы
В зависимости от размеров и формы обломков среди грубообломочных выделяют следующие породы:
глыбы и валуны — соответственно угловатые неокатанные и окатанные обломки размером свыше 200 мм в поперечнике;
щебень и галька — угловатые неокатанные и окатанные обломки размером от 200 до 10 мм в поперечнике;
дресва и гравий — угловатые неокатанные и окатанные обломки размером от 10 до 2 мм в поперечнике.
Сцементированные неокатанные глыбы и щебень образуют породу брекчию, сцементированные окатанные валуны и галька — конгломерат; сцементированная дресва образует породу дресвяник , сцементированный гравий – гравелит .
При определении всех грубообломочных пород следует обращать внимание на: 1) состав, 2) размеры и 3) форму обломков. Породы могут состоять из обломков различных пород и минералов — полимиктовые породы или из обломков одного какого-либо состава — мономинеральные породы. Определяя размеры обломков, надо стараться указать пределы их колебаний, а также преобладающий размер. Следует возможно точнее описывать форму обломков, ибо по ней можно предположить, в каких условиях они образовались. Так, морская галька имеет преимущественно плоскую форму, речная — яйцевидную и т. д.
Песчаные породы
К среднеобломочным породам относятся очень распространенные в природе пески и песчаники. Первые представляют несцементированные скопления обломков размерами от 2 до 0,1 мм , вторые — породы, состоящие из сцементированных обломков той же величины. В зависимости от величины обломков пески и песчаники делятся на грубозернистые (размер частиц 1,0- 2,0 мм ), крупнозернистые (0,5- 1,0 мм ), среднезернистые (0,25- 0,5 мм ) и мелкозернистые (0,1-0,25мм). По составу обломков пески и песчаники подразделяют на мономинеральные (обычно кварцевые), олигомиктовые (кварцевые с примесью полевых шпатов) и полимиктовые . Среди последних выделяют аркозы , состоящие главным образом из обломков калиевых полевых шпатов и кварца, и граувакки , сложенные обломками основных эффузивов , плагиоклазов, амфиболов, пироксенов и др. Мономинеральные и олигомиктовые пески возникают при размыве и переотложении продуктов выветривания кварцсодержащих горных пород. Аркозы образуются при разрушении магматических и метаморфических пород кислого состава – гранитов, гнейсов. Граувакки обычно формируются в результате размыва эффузивных пород основного состава.
В случае преобладания зерен какого-либо одного минерала его название прибавляется к названию породы: песок глауконитовый, песок слюдистый и т. д. При преобладании цемента в зависимости от его состава песчаники могут называться железистыми, известковистыми, кремнистыми и др.
Алевритовые породы
К мелкообломочным породам относятся породы, состоящие из обломков размерами от 0,1 до 0,005 мм . Рыхлые скопления таких обломков называются алевритом , который делится на крупнозернистый алеврит (с диаметром частиц 0,1- 0,05 мм , иногда называемый тонкозернистым песком), мелкозернистый (0,05- 0,01 мм ) и тонкий (0,01-0,005).Сцементированный алеврит называют алевролитом.
Типичным представителем алевритов является лесс.
Лёсс — светлая палево-желтая порода, состоящая главным образом из частиц кварца и, меньше, полевых шпатов размером 0,05—0,005 мм с примесью глинистых частиц и извести. Последняя присутствует в породе в виде мелких, обычно округлых скоплений, так называемых известковых журавчиков и куколок, а также в виде рассеянной по всей породе пыли, что легко обнаруживается с помощью соляной кислоты, от которой лёсс «вскипает». Лёсс легко растирается в тонкий мучнистый порошок. Он обладает большой пористостью (40—50%) и свободно пропускает через себя воду. В больших массах лёсс характеризуется способностью сохранять отвесные стены. В сухом состоянии он прочен и выдерживает большие нагрузки (тяжелые сооружения). При намокании лёсса связи между составляющими его обломками теряются, лёсс уплотняется, вызывая на дневной поверхности трещины и просадки. Уменьшение его мощности при намокании достигает 10%. Это свойство необходимо учитывать при освоении областей развития лёсса, при строительстве на нем.
Алевролиты — сцементированные породы разнообразной окраски, часто имеют тонкослоистое плитчатое строение, легко обнаруживаемое при раскалывании породы.
Гравий
Гра́вий, рыхлая крупнообломочная осадочная горная порода , более чем наполовину состоящая из окатанных обломков размером 2–10 мм (по другим классификациям 1–10 мм).
Основные характеристики
Гравий сложен обломками различных горных пород преимущественно кварц — силикатного состава, реже – обломками минералов, в промежутках между которыми может присутствовать песчано — глинистый заполнитель. В зависимости от преобладающего размера обломков различают мелкий (2–5 мм) и крупный (5–10 мм) гравий. Обычно хорошо и средне сортированный, часто косослоистый .
Образование
Эта обломочная порода образуется в морских и континентальных условиях как речные , озёрные , водно-ледниковые ( лимно- и флювиогляциальные ), прибрежно-морские (прибойные) накопления. Менее распространён, чем пески и галечники . Мощность единичных пластов от нескольких сантиметров до 1–2 м. Сцементированный гравий называют гравелитом.
Научное значение. Применение. Месторождения
По наличию гравия в разрезе отложений реконструируют древние области размыва.
Гравий применяют в качестве крупного заполнителя бетона , для приготовления гравийно-щебёночной смеси, используемой при сооружении железнодорожных путей, строительстве автомобильных дорог и др. Кварцевый гравий – сырьё для получения стекла . Месторождения гравия известны повсеместно. В России крупнейшие из них расположены по террасам , поймам и руслам рек Кама , Печора , верхнего и среднего течения Енисея , Иртыша , нижнего течения Ангары и др., а также в области распространения водно-ледниковых отложений на северо-западе Европейской части (например, Сычёвское месторождение в Московской области).
Фролов Владимир Тихонович . Первая публикация: Большая российская энциклопедия, 2007.
Опубликовано 31 января 2023 г. в 17:17 (GMT+3). Последнее обновление 31 января 2023 г. в 17:17 (GMT+3). Связаться с редакцией