В процессе добычи и обработки горных пород для получения природных каменных материалов (отделочных и стеновых) в карьерах и камнеоб-рабатывающих заводах образуется много отходов. Количество их достигает до 80 % от объема разрабатываемой породы. Эти отходы можно использовать в самых разнообразных целях.
Мелкие фракции (5-20 мм) отходов декоративных пород (в особенности мрамора) используют при получении для отделки лицевых поверхностей стеновых панелей и мозаичных бетонов для покрытий полов, лестниц, подоконников.
Из более крупных отходов совместно с мелкими фракциями на цементных и полимерных вяжущих получают декоративные плиты для настилки полов.
Используют два метода изготовления плит:
• формование отдельных плит с последующим шлифованием их поверхности;
• формование крупных блоков из отходов и связующего и последующая распиловка этих блоков на плиты.
При производстве таких плит очень важно, чтобы износостойкость связующего и декоративного камня были возможно близкими; в противном случае возможна быстрая потеря эксплуатационных качеств плиты вследствие неравномерного износа. Для достижения равномерности износа наполняют полимерное связующее тонким порошком из той же породы, а цементное вяжущее модифицируют полимерными добавками.
Для повышения выхода кондиционных блоков и плит из трещиноватых пород используют пропитку таких пород полимерным связующим и склейка распадающихся плит с использованием полимерных или стеклянных армирующих сеток.
Горные породы, из которых получают природные каменные материалы, – это значительные по объему скопления минералов в земной коре, образовавшиеся под влиянием одинаковых условий.
Признаком классификации горных пород являются условия их происхождения, так как они определяют химико-минералогический состав, строение и свойства горных пород.
В зависимости от условий образования горные породы делят на три группы: изверженные (первичные), осадочные (вторичные), метаморфические (видоизмененные).
Изверженные (первичные) горные породы, в основном слагающие литосферу (земную кору), образовались в результате охлаждения и отвердевания магмы разного химического состава. В зависимости от скорости и условий охлаждения различают глубинные, плотные излившиеся и пористые излившиеся горные породы.
Глубинные породы образовались в глубине земной коры в результате медленного и равномерного охлаждения магмы при относительно высоком давлении, которое оказывали вышележащие слон земли. Эти условия благоприятствовали процессам кристаллизации и образованию в данной породе минералов с зернисто-кристаллическим строением. Полнокристаллические и зернисто-кристаллические глубинные породы обладают высокой плотностью и прочностью, а также малым водопоглощением и высокой морозостойкостью. В зависимости от химического состава магмы образовались разные глубинные породы: гранит, сиенит, диорит, габбро и др.
Плотные излившиеся породы остывали в верхних горизонтах земной коры более быстро и менее равномерно, чем глубинные. В связи с этим излившиеся породы в большинстве случаев имеют так называемую порфировую структуру, отличающуюся тем, что в аморфное стекло или мелкокристаллическую массу включены вкрапленники, т.е. кристаллические соединения, образовавшиеся в глубинных слоях. В зависимости от химического состава магмы к этой группе относятся кварцевый и бескварцевый порфир, андезит, диабаз и базальт. Плотные излившиеся горные породы по показателям свойств близки к глубинным горным породам.
Пористые излившиеся породы (обломочные рыхлые и цементированные) образовались при вулканических извержениях, когда на поверхность земли под большим давлением выбрасываются частицы раздробленной магмы вместе с парами и газами. Магма, быстро охлаждаясь и удерживая газы, при снижении давления приобретает стеклообразное пористое строение. К этой группе относятся рыхлые (вулканические пепел и песок, пемза) и сцементированные (вулканический туф, трасс, лавы) породы. Эти породы имеют малый объемный вес и небольшой коэффициент теплопроводности.
Осадочные (вторичные) горные породы образовались в результате разрушения изверженных (первичных) горных пород, которые находились на поверхности земли и подвергались процессам выветривания, т. е. сменам температур, увлажнению и высыханию, замораживанию и оттаиванию и другим атмосферным воздействиям.
Продукты разрушения первичных изверженных горных пород часто переносятся водой и отлагаются. Так возникают осадочные породы. Некоторые осадочные породы образовались из крупных скоплений отмерших животных н растительных организмов.
В составе литосферы осадочные горные породы находятся в сравнительно небольших количествах (около 5%), однако они имеют большое распространение по поверхности земли (75% ее площади).
Характерной особенностью осадочных горных пород является слоистость (залегание пластами), возникающая при постепенном образовании пласта из механических отложений, химических осадков или органогенных отложений. Пластом называют обширную плитообразную массу однородной горной породы при относительно небольшой толщине слоя. Низ пласта называют подошвой, верх – кровлей. Расстояние между подошвой и кровлей характеризует толщину или мощность пласта.
Осадочные горные породы в зависимости от условий образования делят на три основные группы:
- механические отложения: рыхлые-гравий, песок, глина, щебень, образовавшиеся в результате разрушения первичных горных пород;
- сцементированные – конгломераты, песчаники, брекчии, образовавшиеся из рыхлых горных пород в результате цементирования «природными цементами»;
- химические осадки-гипс, доломит, магнезит и некоторые виды известняков, образовавшиеся в результате осаждения из концентрированных водных солевых растворов;
- органогенные отложения – известняки, мел, диатомит и трепел, образовавшиеся из остатков некоторых водорослей и организмов животных (скелеты губок, кораллы, панцири, раковины и др.).
Метаморфические горные породы образовались в результате значительного преобразования изверженных или осадочных горных пород, при этом происходило глубокое изменение минералогического состава, строения, а иногда и химического состава первоначальной породы. Основными факторами процесса видоизменения осадочных или изверженных горных пород являются действие высокой температуры, высокое давление газов, наличие горячих растворов и механических воздействий.