Строительные материалы и их поведение в условиях высоких температур

2.3.2 Класс силикатов

2.3.2 Класс силикатов

(стр. 47-48)

Этот класс наибольший и состоит больше чем из 500 минералов. Они входят в состав изверженных и метаморфических горных пород. Минералы этого класса, близкие по составу и строению, объединяют в такие группы: полевые шпаты, железо-магнезиальные силикаты, слюды, глинистые минералы.

Полевые шпаты имеют наибольшее распространение. Это – алюмосиликаты калия (ортоклазы), алюмосиликаты натрия, кальция (плагиоклазы). Полевые шпаты имеют разный цвет: белый, розовый, красный, желтый, черный с синим оттенком (лабрадор).

Полевые шпаты входят в состав гранитов, сиенитов, гнейсов и многих других; являются ценным сырьем в стеклянной и керамической промышленности. Плотность их 2500–2900 кг/м³, твердость 6-6.5, прочность при сжатии 170 МПа. При действии высоких температур полевые шпаты довольно стойкие.

Железо-магнезиальные силикаты – темноокрашенные минералы (от темно-зеленого до черного цвета), содержатся в изверженных породах: базальтах, габбро, диабазах. Плотность их 3200-3600 кг/м³, твердость 5.5-7, отличительная черта – высокая ударная вязкость. Поэтому минералы этой группы – оливин, пироксен, асбест – менее хрупкие.

Асбест – водный силикат магния и железа волокнистой структуры, продукт изменения оливина, представитель метаморфических изверженных пород. Прочность его на растяжение, в зависимости от степени нарушения структуры, составляет от 200 до 3000 МПа. При нагревании асбеста до 400-450 ^оС начинается удаление связанной воды, а при 600-700 ^оС, после ее полного удаления, наступает разрушение структуры материала.

Слюды – алюмосиликаты слоистой структуры с совершенной спайностью в одной плоскости, способные расщепляться на тонкие упругие пластинки. Содержатся в изверженных и осадочных породах. Твердость 2.5-3. Наиболее распространены мусковит и биотит.

Мусковит – прозрачная калиевая слюда плотностью 2770-3100 кг/м³. Применяется как электроизоляционный материал, бронирующая присыпка для рубероида или компонент для изготовления огнеупорных красок.

Биотит – железо-магнезиальная слюда темного цвета плотностью 3000-3300 кг/м³. Продукт выветривания биотита – вермикулит, содержит молекулярную межслойную воду. Из-за этого при 750-900 ^оС, когда вода испаряется, вермикулит вспучивается, увеличиваясь в объеме в 15-20 раз, образуя большое количество пор. Применяется как тепло- и звукоизолятор.

Глинистые минералы – водные силикаты алюминия и некоторых других металлов. Это продукт выветривания полевых шпатов в виде мелких частиц, составляющих осадочные породы (глины, суглинки, супеси). К ним относятся коюмит, гидрослюда, монтмориллонит, каолинит и др.

Каолинит – водный алюмосиликат Al₂O_3.2Si_2.2H₂O белого цвета, очень мягкий (твердость 1). Используется при производстве тонкой керамики, мелованной бумаги, в виде наполнителя для резин и пластмасс.

При 500-600 ⁰С из каолинита выводится вода и получается аморфная пористая смесь глинозема и кремнезема.

При 950 ⁰С получаются плотные и прочные силиманит (Al₂O₃^.SiО₂) и муллит (Al₂O_3×2SiО₂) с t_плав= 1780 ^оС.

Монтмориллонит – водный алюмосиликат сменного химического состава (в отличие от каолинита), содержащий Ca, Na, Mg, Fe.