Шпаргалка по "Материаловедению"

13. Осадочные горные  породы. Их образование,  свойства, применение.

Осадочные горные породы (ОГП) — горные породы, существующие в термодинамических условиях, характерных  для поверхностной части земной коры, и образующиеся в результате переотложения продуктов выветривания и разрушения различных горных пород, химического и механического выпадения осадка из воды, жизнедеятельности организмов или всех трёх процессов одновременно. 

Осадочные горные породы образуются из затвердевших горных пород. Они разрушаются дождем, ветром, морозом и большими перепадами температур и измельчаются (выветривание). Сначала выветривается самый верхний слой затвердевшей породы. Он уносится водой или ветром и откладывается в пониженных местах в виде осадочной породы. С помощью этого процесса многие слои могут уноситься и в других местах откладываться в обратной последовательности слоев. Верхний осадочный слой называют грунтом. При этом различают гумус, глину, мергель, песок и гравий.     

Образование осадочного материала

Образование осадочного материала происходит за счёт действия различных факторов — влияния колебаний температуры, воздействия атмосферы, воды и организмов на горные породы и т. д. Все эти процессы приводят к изменению и разрушению пород и объединяются одним термином выветривание .

14. Метаморфические горные породы. Их образование, свойства, применение.

Метаморфические горные породы — горные породы, образованные в толще земной коры в результате изменения (метаморфизма) осадочных и магматических горных пород вследствие изменения физико-химических условий. Благодаря движениям земной коры, осадочные горные породы и магматические горные породы подвергаются воздействию высокой температуры, большого давления и различных газовых и водных растворов, при этом они начинают изменяться.

МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ (а. metamorphic rocks; н. metamorphe Gesteine; ф. roches metamorphiques; и. rocas metamorficas) — породы, подвергшиеся метаморфизму, т.е. изменившие минеральный состав или размер и  текстуру агрегатов зёрен без  существенного изменения химического состава (за исключением содержания Н2О и CO2) под воздействием флюидов, температуры и давления. Различают пара- и ортометаморфические породы, возникшие при метаморфизме осадочных и изверженных пород соответственно. 

Наиболее распространены метаморфические горные породы сланцеватой или полосчатой текстуры — сланцы, гнейсы, хотя нередки и массивные породы, например мраморы, кварциты, роговики. Кроме того, широко развиты породы с катакластическими текстурами, возникшими при дислокационном или динамическом метаморфизме, — разнообразные катаклазиты и милониты. 

Состав метаморфических  горных пород, как и их физико-механические свойства, варьирует в широких  пределах. Различают метапелиты —  производные кислых осадочных и  изверженных пород (аргиллитов, алевролитов, песчаников, гранитоидных вулканитов и интрузивных пород) и метабазиты — производные основных осадочных и магматических пород. Особняком стоят карбонатные метаморфические горные породы — мраморы, кальцифиры, карбонатные катаклазиты. 

По характеру  температурного воздействия различают  регионально-метаморфизованные (низкий температурный градиент, огромные региональные объёмы метаморфические горные породы, возникших в сходных интервалах температуры и давления) и контактово-метаморфизованные горные породы (локально высокие температурные градиенты возле магматических тел, малые глубины, небольшие объёмы метаморфических горных пород, возникших в сходных интервалах температуры и давления, концентрическая зональность около интрузивных тел). Контактово-метаморфизованные горные породы, образованные за счёт глинистых и других алюмосиликатных горных пород, — роговики, за счёт известняков — мраморы, бокситов — наждаки. 

Среди регионально-метаморфизованных  пород выделяют различные типы метаморфических  горных пород, характерные для определённых фаций метаморфизма. Это разнообразные сланцы от низкотемпературных хлоритовых и серицитовых до кристаллических сланцев различного состава, образованных в высокотемпературных условиях. Существенно роговообманково-плагиоклазового состава метабазиты называются амфиболитами. Гнейсы — метапелитовые полосчатые породы высоких ступеней метаморфизма, близкие к гранитоидам по химическому составу. К метаморфическим горным породам высоких давлений (1500 МПа) многие исследователи относят эклогиты — массивные существенно гранато-пироксеновые породы со значительным содержанием пиропа в гранате и жадеита в пироксене. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

16. Штучные материалы  и изделия из  горных пород. 

Штучные материалы могут быть разных размеров и формы, цвета и фактуры, быть полнотелыми или иметь пустоты. Например, на сегодняшний день в мире выпускается кирпич более 15000 сочетаний форм, размеров, цвета и фактур поверхности. Но в то же время, несмотря на огромную номенклатуру все штучные изделия можно условно разделить на несколько групп по разным показателям.

По размеру штучные изделия подразделяются на кирпичи и блоки (камни). Кирпичи бывают одинарные, полуторные. Одинарный кирпич имеет следующие размеры: в длину ("ложок") - 250 мм, в ширину ("тычок") - 120 мм, в высоту - 65 мм. Полуторный (утолщенный) кирпич отличается от одинарного размером по высоте, который составляет 88 мм. Изделие большего размера называется блоком (камнем).  

По  наличию пустот штучные изделия делят на полнотелые и пустотелые.

По  составу и способу производства можно выделить несколько групп: керамические кирпичи и блоки; силикатные кирпичи и блоки; бетонные блоки (из тяжелых бетонов, газо- и пенобетонов, полистиролбетонов, и т.д.). Применяются также и другие местные материалы для производства штучных изделий, например, известняк-ракушечник, различные шлаки, керамзит, и т.д.  

По  назначению штучные материалы делятся на рядовые (строительные); лицевые (облицовочные, фасадные, отделочные) и специальные, предназначенные для особых условий эксплуатации.  

Рядовой кирпич (блок) используется для возведения несущих стен. Его отличают высокие прочностные характеристики, но в то же время не требуется высокая стойкость к воздействию окружающей среды. Потому для наружных стен его можно использовать только с применением защитно-декоративного покрытия (облицовочных материалов или штукатурных растворов).  

Лицевой кирпич (блок) имеет правильную форму, четкие грани, однородную окраску, выдерживает воздействие атмосферных осадков, морозостоек и пригоден для практически всех наружных работ. Часто лицевые кирпичи и камни имеют декоративную поверхность на гранях, выходящих на поверхность фасада. Лицевые кирпичи применяются как для кладки, так и для облицовки наружных и внутренних стен с целью повышения эстетической привлекательности и обеспечения долговечности здания.  

На сегодняшний  день многие предприятия наладили выпуск штучных материалов самой разной формы, так называемые фасонные (или  фигурные, профильные) кирпичи и  блоки. Фасонные изделия могут быть овальной, закругленной формы, со скосом, при этом кирпич может принимать форму пяти- или шестиугольника. Наличие изделий таких форм позволяет возводить кладку с округлыми очертаниями, оригинальными архитектурными решениями оконных и дверных проемов, арок, эркеров, пилястр, и т.п.  

Заводы изготавливают  облицовочные кирпичи и блоки  с гладкой, волнистой, шероховатой  поверхностью, "под дикий камень", "колотыми", "под антик", а  также с минеральной крошкой, и т.д.  

Лицевые изделия могут иметь разнообразную цветовую гамму, т.к. применение пигментов позволяет придать им самые различные оттенки. Кладку из облицовочных штучных изделий можно вести как на обычных, так и на цветных растворах.  

Очень важным показателем  для штучных изделий является марка по прочности. Для керамических и силикатных кирпичей (блоков) этот показатель обозначается буквой "М" с цифровым значением. Цифры показывают, какую нагрузку на 1 см2 может выдержать кирпич (блок). Марку изделия по прочности выбирают в зависимости от расчетных нагрузок.  

Для бетонных блоков марка по прочности на сжатие обозначается буквой "В", а марка по средней  плотности - буквой "Д". 

Крупные стеновые блоки —  блоки из горных пород, являются распространенным стеновым материалом, особенно в районах месторождений этих пород. Стеновые блоки и камни изготовляют обычно из вулканического туфа, известняков, доломита, песчаника и других пород с объемной массой не более 2200 кг/м3. Предел прочности при сжатии этих пород до 49,0 МН/м2 (500 кГ/см2), коэффициент размягчения 0,6— 0,7, марка по морозостойкости не ниже Мрз15.  

Облицовочные  плиты изготовляют из каменных блоков полуфабрикатов путем распиловки или раскалывания с соответствующей обработкой. Величина ребер таких блоков из твердых и прочных пород должна быть не менее 600 мм, а для блоков из известняков и мраморов — не менее 400 при длине блоков не более 2400 мм. Пиленые облицовочные плиты имеют обычно следующие размеры: толщину 12—80 мм и ширину 200—1000 мм. 

Плиты для наружной облицовки  частей зданий, устройства набережных или настилов полов изготовляют из высокотвердых пород (гранита, сиенита, диорита, габбро, лабрадорита, базальта, диабаза, кварцита и т. п.), которые должны иметь предел прочности при сжатии не менее 98,0 МН/м2 (1000 кГ/см2), а также из пород средней твердости (известняки, доломиты, песчаники) с пределом прочности при сжатии не менее 19,6 МН/м2 (200 кГ/см2). Эти породы не должны содержать глинистых примесей, должны иметь после обработки в изделии красивый внешний вид и высокую атмосферостойкость. 

Для внутренней облицовки  стен применяют плиты из мрамора и гипсового камня с пределом прочности при сжатии не менее 59,0 и 19,м2 (600 и 200 кГ/см2). В настоящее время в связи с переходом на прогрессивный способ камнеобработки алмазным инструментом, для облицовки стали применять тонкие плиты толщиной 10 мм и меньше. Путем раскалывания блоков облицовочные плиты получают обычно из хорошо раскалываемых пород. Для этого используют колочные станки, позволяющие получать плиты с определенной фактурой поверхности. При этом доработка фактуры до заданных требований производится с помощью специального инструмента. Колотые плиты в несколько раз толще пиленых. Они имеют меньшую стойкость против выветривания по сравнению с пилеными плитами, так как при обработке колотых плит ударами инструмента дробятся зерна минералов, нарушается структура породы. 

Профильные  элементы облицовки  стен, элементы лестниц и площадок, парапетов и ограждений и плиты для полов, помещений. К таким элементам относят цокольные плиты и камни, детали порталов, плинтусы, наличники, пояски, карнизы, угловые плиты, подоконные плиты и т. п. В качестве элементов лестниц применяют ступени, проступи и подступенки. Все профильные элементы изготовляют в основном из горных пород, пригодных для облицовочных плит, придавая им определенную фактуру поверхности. Плиты для пола применяют только при строительстве монументальных общественных зданий и сооружений, где требуются наряду с долговечностью и износоустойчивостью высокие декоративные качества пола (метро, вокзалы, крупные универмаги и т. п.). Такие плиты имеют обычно квадратную форму при толщине плиты 40 мм. Однако могут быть использованы плиты и другой конфигурации (прямоугольные, шашка и т. д.). Размеры квадратных плит из твердых пород могут быть 500, 600, 700 мм (сторона), для мрамора—300, 400, 500 мм; размеры прямоугольных плит соответственно 500X250 и 300X150 мм. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

17. Требования к заполнителям (щебню,  песку, гравию)

О крупном заполнителе (щебне)

Прочность (марка) щебня должна быть примерно в 2 раза больше, нежели расчётная марка бетона. Делается это из-за того, что проектная (28 суточная) марка бетона - всегда значительно ниже, чем его реальная прочность, которую он наберёт через полгода или год. Прочность же щебня - не растёт со временем. Вот их и нивелируют. В любом случае, всё это делается в виде не нормируемого проектными требованиями запаса прочности. Подбор марки щебня для марки бетона:

ГОСТ 26633-91

Марка щебня  из природного камня должна быть не ниже:

300 - для бетона класса В15 и ниже;

400 » » »  В20;

600 » » »  В22,5;

800 » » классов  В25; В 27,5; В30;

1000 » » класса  В40;

1200 » » »  В45 и выше. 

Допускается применять  щебень из осадочных карбонатных  пород марки 400 для бетона класса В22,5, если содержание в нем зерен слабых пород не превышает 5 %. 

Марки гравия и  щебня из гравия должны быть не ниже: