Общие сведения о местных минеральных материалах и их распространении

Мергели — известково-глинистая осадочная порода, обычно содержащая кальцит, редко доломит. Распространены мергели главным образом в Поволжье, Приуралье, на Северном Кавказе и в центральных областях европейской части России. В зависимости от содержания глинистого и песчаного материала различают песчаные, глинистые и известковые мергели.Механические показатели и морозостойкость мергелей колеблются в широких пределах; поверхность каменных материалов из мергелей часто имеют пониженное сцепление с битумом и цементом. С увеличением карбонатности (СаСО3) увеличивается предел прочности при сжатии, улучшаются другие механические свойства, повышается сцепление с битумом и цементом. При большом содержании глинистых веществ мергели склонны к набуханию и размоканию.Мел и мелоподобные породы — слабосцементированные карбонатные породы, сложенные почти целиком из кальцита (91—95%). Нерастворимый остаток (глинистое вещество, кремнезем) обычно не превышает 1—2% и как исключение 6%. Иногда мел содержит большое количество примесей (глауконит, опал, холцедон). Встречается мел, содержащий следы окиси железа. Меловые породы мало изучены, однако известно, что меловые отложения ихтитовой текстуры, в ряде случаев пропитанные кремнеземом, имеют повышенные механическую прочность и погодоустойчивость. Мел жильной структуры обладает также повышенной прочностью.Пористость мела колеблется от 30 до 84% (чаще 40—45%), объемная масса — 1,2—1,9 г/см3. Механическая прочность мела изменяется в зависимости от его состава, пористости и влажности. Примесь песка снижает прочность, а примесь глинистого материала или кремнезема увеличивает ее. Предел прочности при сжатии мела с пористостью более 45% составляет от 10 до 40 кгс/см2, с пористостью менее 45% — от 35 до 175 кгс/см2.При увлажнении мела вначале происходит интенсивное впитывание воды (набухание), а затем этот процесс затухает. Полного водонасыщения не происходит даже по истечении 3 мес. С повышением влажности механическая прочность мела резко уменьшается.Слабая цементация мела и преобладание в нем открытой пористости обусловливают его малую морозостойкость. Схожи с типичным мелом глинисто-кремнистые и глинистые мелоподобные известняки. Они залегают в Нижнем Поволжье. Известняковый материал в них органогенный. Некоторые разности этих пород представляют собой глинистый мел, который в воде не набухает, а постепенно полностью размокает.Щебень из мела более прочных пород иногда используют для устройства нижних слоев оснований одежды местных дорог на сухих участках, где нет подтока влаги снизу. Тонкомолотый мел может использоваться в качестве добавки к органическим вяжущим материалам при укреплении грунтов, что дает экономию до 30% вяжущих.Опоки представляют собой кремнистую горную породу, состоящую из активного кремнезема и небольшого количества других примесей (CaO, MgO, Na2O, К2О, Fe2O3). На территории России они встречаются на юге европейской части России, в Поволжье и на Урале.

Опоки имеют несколько разновидностей: кремнеподобная, кремнистая и др. Опоки кремнеподобного вида характеризуются темной окраской, раковистым изломом со стеклянным блеском, редкими рассеянными мелкими зернами кварца, листочками слюды и включениями роговой обманки. Глауконит присутствует в виде ярко-зеленых окатанных и полуокатанных зерен.Физико-механические свойства этого вида опоки характеризуются следующими данными: объемная масса 1,4—1,7 г/см2, пористость 20—25%, предел прочности при сжатии 500—800 кгс/см2, при испытании на морозостойкость образцы выдерживают до пяти циклов попеременного замораживания и оттаивания.Наиболее распространенным видом опок является кремнистая опока, залежи которой в Саратовской обл. составляют более 50— 60% всех запасов опок. В зоне выветривания кремнистые опоки представлены трещиноватыми, плитчатыми разностями, частью разрушенными до размера щебня.Кремнистые опоки обычно серого и желтого цвета, свежий излом неровный, без блеска, местами встречаются слабосцементированные гнезда зернистой массы из кварца, глауконита и слюды.Содержание кремнекислоты в них до 86—88%, полуторных окислов до 4,5—5%, карбонатов до 3—4%, потери при прокаливании составляют 4,5—6%. Этот вид опоки обладает пониженной прочностью, морозостойкостью и характеризуется следующими показателями: плотность 2,26—2,35 г/см3, объемная масса 1,24— 1,30 г/см3, пористость 44—48%, предел прочности при сжатии 350—500 кгс/см2 При испытании на морозостойкость образцы разрушаются после двух-трех циклов замораживания-оттаивания.Встречаются также разновидности опок, которые по внешнему виду напоминают трепел и отличаются от него большей плотностью. Этот вид опоки часто называют трепеловидным. Горная порода имеет неровный излом землистого вида. Физико-механические свойства трепеловидной опоки следующие: плотность 2,25—2,50 г/см3, объемная масса 1,05—1—18 г/см3, пористость 52—55%, предел прочности при сжатии 90—200 кгс/см2Реже встречаются другие виды опок. Так, например, песчанистая опока состоит в основном из опала, содержащего незначительное количество глинистых частиц, и большого количества рассеянных мелких зерен кварца, пластинок полевых шпатов, меньше — глауконита и мусковита. Плотность этих опок 2,35—2,45 г/см3, объемная масса 1,3—1,4 г/см3, пористость 40—47%, предел прочности при сжатии опоки 150—420 кгс/см2 При испытании на морозостойкость образцы распадаются после двух-трех циклов замораживания-оттаивания.Глинистые опоки, имеющие слоистое сложение, под действием воды слабо набухают При раскалывании образуется неровный землистый излом, цвет пепельно-серый. Глинистая опока, распадаясь, образует массу в виде мелкой щебенки.Плотность глинистой опоки от 2,2 до 2,3 г/см3, объемная масса от 1,2 до 1,3 г/см3, пористость доходит до 45—48%, предел прочности при сжатии около 100 кгс/см2Опоки с повышенным содержанием карбонатных включений (6—7%) называют карбонатными. Плотность карбонатной опоки колеблется от 2,1 до 2,3 г/см3, объемная масса 1,2—1,4 г/см3, пористость 32—44%, предел прочности при сжатии изменяется в пределах 180—580 кгс/см2, испытания на морозостойкость не выдерживают.К основным отрицательным свойствам опок следует отнести их низкую морозостойкость.Песчаники представляют собой осадочную горную породу, состоящую из сцементированного естественным путем песка. Они распространены в ряде районов страны (в Карелии, на Украине, Урале, в центральных районах России).По минералогическому составу песчаники разделяют на кварцевые. глауконитовые, кремнистые и др. По зернистости — на мелко-, средне- и крупнозернистые. В зависимости от вида цементирующего вещества песчаники делят на кварцевые, известковые, глинистые, железистые, битуминозные.На механическую прочность и морозостойкость песчаника влияют состав зерен песка, состав и строение цементирующего вещества, характер строения и расположения сцементированных зерен. В связи с этим физико-механические свойства песчаников различных месторождений существенно различаются (табл. 4).