Природные каменные материалы 4 страница

I

связано появление анизотропии и ухудшение свойств породы. Тон­кослоистые гнейсы не отличаются морозостойкостью и сравнительно быстро выветриваются. При этом разрушение происходит еще быст­рее, если они содержат пирит. Средняя плотность их составляет 2400... 2800 кг/м³, а наибольший предел прочности при сжатии (перпендикулярно слоистости) изменяется от 100 до 200 МПа и уменьшается в параллельном направлении примерно в 2 раза. Слоистость облегчает добычу и переработку гнейсов, но при этом образуется нежелательная лещадность щебня. Ойи используются в виде облицовочных плит, для кладки фундаментов, в качестве мостильного и бутового камня и др. Гнейсы являются самыми рас­пространенными метаморфическими породами. Их месторождения известны в Карелии, на Кольском полуострове, Украине, Кавказе, в Восточной Сибири, Средней Азии и др.

Кристаллические сланцы образуются из магматических или осадочных пород путем метаморфизации. Наиболее сильно из­меняются глины, которые уже при слабом влиянии метаморфизма превращаются в глинистые сланцы, а с дальнейшим его усилением претерпевают полную перекристаллизацию и переходят в филли­ты— темно-серые и красноватые тонкосланцеватые породы, состоя­щие из вторичных кварца, серицита и хлорита. Они отличаются спо­собностью раскалываться на ровные тонкие пластинки и, обладая достаточной плотностью, вязкостью, твердостью и водостойкостью, используются как местный кровельный материал. Филлиты имеют предел прочности при сжатии 50...240 МПа, плотность — около 2, 7 г/см³ и пористость — 0, 3...3%. При дальнейшем повышении дав­ления и температуры филлиты преобразутся в другие разновидности сланцев: слюдяные, хлоритовые, тальковые и т. д. Особое место занимают шунгитовые сланцы — древние (докембрийские) мета-морфизованные осадочные породы плотной структуры, сложенные шунгитовым веществом. Они окрашены в темно-серый, иногда чер­ный цвета, отличаются средней плотностью 2700.. 2900 кг/м³, проч­ностью при сжатии от 140 „'.'300 МПа, а при изгибе — 35... 55 МПа и водопоглощением до 0, 16...0, 38%. Особо ценным свойством этих пород является их способность превращаться в легкий пористый заполнитель — шунгизитовый гравий. При этом наиболее активнее и полное вспучивание при обжиге проявляется у шунгитовых пород, содержащих 1, 2...5% шунгитового вещества с частицами размером около 0, 02 мкм, равномерно распределенного в кварц-плагиоклаз-хлоритовой силикатной массе. В последней хлорит может заменять­ся слюдой или же хлорит и слюда могут присутствовать одновре­менно. Особенностью шунгизитового гравия является наличие стек­ловатой структуры и исключительная инертность по отношению ко всем агрессивным средам. Шунгитовые сланцы применяются в ка­честве сырья для получения шунгизитового гравия, черного цемента, красок, добавок при изготовлении силикатного кирпича, штучных плит для полов, плинтусов, а также как декоративный и скульптур­ный материалы. Шунгитовые сланцы добываются в Карелии. Раз-

ичные разновидности других кристаллических сланцев встречают-ро многих районах Кавказа, Сибири, Урала. Кварциты образуются путем метаморфизации кварцевых пес-; ов и песчаников под влиянием динамотермического метаморфизма преобладанием высоких температур и превращаются в кварци-— очень плотные и твердые мелко- и среднезернистые (грано-ластовые) белые, желтые, серые, красноватые породы с массивной ли сланцеватой текстурой. Наряду с кварцем (до 95... 99%) они огут содержать различные примеси: слюды, гематита, хлоритов др. Кварциты погодоустойчивые и прочные породы: предел проч-ости их составляет 100...400 МПа, а средняя плотность изменяет-я от 2800 до 3000 кг/м³. Они отличаются слабым сцеплением с вя-1жущими, большой хрупкостью и трудно обрабатываются; имеют высокую огнеупорность, кислото- и щелочестойкость и применяют­ся главным образом в производстве динаса, а также как абразив­ный, кислото- и щелочестойкий материалы. Красивые разновидно­сти кварцитов являются прекрасным декоративным и облицовоч­ным материалом. Разновидности со значительным содержанием I (более 40%) железистых минералов являются рудами на железо t(Криворожье, Курская магнитная аномалия). Месторождения квар­цитов известны в Карелии, Ленинградской области, Криворожье,, 1-КМА, на Алтае и др.

I Мраморы образуются при перекристаллизации известняков и ^доломитов преимущественно под влиянием динамотермального ме­таморфизма с преобладанием температурного фактора. Чаще всего они появляются на контакте карбонатных пород с интрузиями и.'представляют собой равномерно-зернистые массивные или слоистые 'породы, окрашенные в разнообразные цвета от светлых до черных & с различными оттенками в зависимости от содержания примесей. ^Главными породообразующими минералами являются кальцит i (легко вскипающие мраморы от НС1) и доломит (плохо вскипа­ющие мраморы) с возможными примесями, в том числе кварца. 'Особенно вредной примесью является пирит, легко разлагающийся ■ На воздухе с образованием H2SO4 и сильно ухудшающий физико-механические свойства мрамора и его окраску. Средняя плотность мраморов близка к 2600...2800 кг/м³, а предел прочности при сжа-" тии достигает 100... 120 МПа. Доломитовый мрамор значительно ^тверже и прочнее кальцитового. Мраморы хорошо обрабатывают­ся— пилятся, шлифуются и полируются, но слабо сопротивляются: выветриванию, особенно влиянию агрессивной воды, содержащей 'растворенную углекислоту. Мраморы широко применяются для 'Внутренних отделочных работ, а в виде крошки — при приготовле­нии цветных штукатурок, облицовочного декоративного бетона. ^Месторождения мрамора находятся в Карелии, на Украине, Кав­казе, Урале, в Сибири и др.

7.4. Энергетическая активность минералов и горных пород

Качество минерального материала определяется степенью дис­персности и кристаллохимическими особенностями (топохимией) поверхности его частиц. Дроблением грубозернистых минеральных материалов обеспечивается получение частиц разных размеров и формы, что позволяет разделять их на фракции. При измельчении мелкозернистых материалов увеличивается удельна* поверхность и повышается ее физико-химическая и химическая активность. По­следовательное уменьшение размеров частиц в процессе измельчения минералов и горных пород сопровождается быстрым увеличе­нием их суммарной и удельной поверхности (см. рис. 2.1). С увели­чением удельной поверхности материалов повышаются ее потен­циальная энергия и способность переходить в другую фазу, напри­мер, путем растворения частиц. При механическом измельчении нарушаются некоторые химические связи с образованием на по­верхности частиц групп свободных радикалов и свободных ионов с нескомпенсированными зарядами, например катионов Са²⁺ и комплексных анионов (СОз)^2-— при нарушении связей между ни­ми в кристаллической решетке кальцита или же появлением не­насыщенных катионов Са²+ и анионных тетраэдрических групп SO^^-при дроблении гипса. Образующиеся при этом частицы — обломки кристаллических решеток — становятся сложными пространствен­ными системами, взаимодействующими с внешней средой как слож­ные электрические поля, знак и величина которых зависят от хими­ческого состава вещества, характера строения и размера частиц. Свежеобразованная поверхность минеральных частиц обладает по­вышенной реакционной способностью, причем она может заряжать­ся преимущественно положительно, как, например, у кальцита, или отрицательно, как у кварца, или оказаться нейтральной, как у гра­фита.

■ Путем сухого измельчения минеральных материалов возможно получение порошков с различными кристаллохимическими особен­ностями: а) с высоким потенциалом положительного знака и боль­шим количеством адсорбционных центров в виде катионов Са²⁺ и Mg²+ на поверхности частиц — из кальцита, доломита, известня­ков; б) с высоким потенциалом отрицательного знака и значитель­ным количеством адсорбционных центров в виде ионов 0²~—из кварца, кремня, каолинита, гранита, трахита, вулканического ту­фа; в) с пониженным потенциалом отрицательного знака в связи с наличием на поверхности их частиц катионов различной валент­ности К⁺, Na+, Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²+, Fe^- и др.— при измельчении по­левого шпата, слюд, роговой обманки, авгита, асбеста, гидрослюд, гипса, габбро, диабаза и др.; г) с преимущественно нейтральной поверхностью частиц, полученные из талька и графита. Частичное нарушение химических связей, вызываемое измельчением материа­лов, способствует появлению на поверхности частиц химических центров с повышенной активностью, эффективность проявления ко-

иорой при взаимодействии с реагентами окружающей среды (вода, Ииелочные и кислотные растворы и др.) определяется характером и Моставом последней. Обычно создаются благоприятные условия для Нротекания физико-химических процессов на границе раздела фаз Н виде смачивания, адсорбции, растворения и т. п. Одной из пред­посылок обоснованного выбора исходного материала является Врогнозироваиие энергетических свойств его поверхности в высоко-Внсперсном порошкообразном состоянии, в том числе с изменением Внака потенциала на границе раздела фаз. Примером сохранения ■ ли изменения кристаллохимических особенностей высокодисперс-Бых минеральных материалов могут служить использование сухого Ввежензготовленного порошка хризотил-асбеста в дву х компонент-пых битумоминералькых смесях или же в сложных системах — при производстве асбестоцементных изделий мокрым способом Юрис. 7.6) В первом случае при изготовлении асфальтовяжущего вещества на основе битума сухой хризотил-асбестовый порошок при «объединении с последним сохраняет свой несколько пониженный ^отрицательный потенциал поверхности частиц, не обеспечивающий гдостаточно прочного взаимодействия их с поверхностно-активными [•веществами (свободными асфальтогеновыми кислотами, асфальте-гнамн) битума на границе раздела фаз, которое несколько компен­сируется механическим армированием битумоминеральнои смеси ^тончайшими (до 0, 1 ц и меньше) эластическими волокнами асбеста. ^Последующее контактирование битумоасбестового вещества с водой,! т. е. появлением в этой системе новой (водной) фазы, сопровожда­ется резким снижением его структурно-механических свойств. Зна- \ чительная часть пленочного битума, слабо связанного с поверх­ностью асбестовых частиц, при этом снова переводится в свободное состояние полярными молекулами воды, которые одновременно гид-ратируют освободившуюся поверхность асбестовых частиц. По­верхностно-активные вещества битума, потерявшие адсорбционную связь с частицами асбеста, становятся активными гидрофильными центрами в системе, особенно сильно гидратируя и ухудшая ее свойства с повышением дисперсности и количества асбестового по­рошка. При этом возможно изменение отрицательного знака по-. тенциала поверхности частиц хризотил-асбест а на положительный в результате ее перезарядки. Последняя может быть вызвана пре­имущественным отщеплением ионов (ОН)^- с их поверхности моле­кулами воды и возникающим на ней вследствие этого избытком по­ложительных ионов Mg²+.

При производстве асбестоцементных изделий мокрым способом хризотил-асбест является составной частью сложной системы: ас­бест— цемент — водный раствор гипса, извести и щелочей. Свойст­ва его поверхности начинают быстро изменяться на границе с вод­ной, щелочной или другими средами, приобретая положительный потенциал около ЮОто за счет перезарядки поверхностного слоя частичек (волоконец) асбеста, состоящих из гидроксильных групп (ОН)-, соединенных со смежным внутренним слоем из ионов Mg²+.

1*Р

S

О. X

s

«Значительная поверхностная активность этих щелочных групп при Яшх частичном растворении или притяжении ионов противополож-ЗВого знака обеспечивает появление явно выраженного положитель-Жого заряда хризотил-асбеста. С этими явлениями связаны эффек­тивность технологического процесса получения асбестоцементной Кшродукции и ее качество, которые определяются характером реак-Щий, протекающих на поверхности раздела компонентов в системе, А зависят от фильтрующей способности асбестоцементной суспен-Ягии, т. е. от поверхностных свойств твердых асбестовых частиц- и «аствора, в котором они диспергированы. Размеры седиментацион-Яюго объема при фильтрации асбестоцементной суспензии связаны ■ обратной зависимостью с величиной поверхностных зарядов частиц. ■ При хризотил-асбестовом компоненте с его сравнительно большим Яварядом поэтому имеет место значительное отталкивание частиц, ■ Препятствующее их слипанию, и получение малых седиментацион-шных объемов с плотной упаковкой твердых частиц, пониженной ^водопроницаемостью и повышенной тенденцией к самоуплотнению, которое мешает регулировать плотность продукции. Однако при ^использовании хризотил-асбеста из верхних горизонтов месторож­дений его внешний бруситовый слой Mg(OH)₂ может оказаться (нарушенным вследствие выветривания. Во взаимодействии с жид-I кой средой вступает тогда более глубокий слой кремнекислородных Г" тетраэдров с образованием тончайшего слоя кремнекислоты НгБЮз, ^! диссоциирующей с преимущественным отщеплением ионов Н⁺. Ос-: тавшиеся при этом на поверхности частиц ионы SiOg" " сообщают им отрицательный заряд и в этом случае выветрелый хризотил-ас-^: бест по знаку потенциала напоминает амфиболовый асбест. Эта последняя разновидность асбеста характеризуется небольшим от­рицательным зарядом и способностью образовывать беспорядочно ориентированные сетчатые асбестоцементные структуры с хороши­ми фильтрационными свойствами (очень важными при производ­стве асбестоцемента).

При измельчении минеральных материалов опытным путем ус­танавливается рациональный предел степени дисперсности. С его превышением энергетическая активность поверхности настолько;.'возрастает, что происходит самопроизвольное агрегирование частиц ^: с появлением комковатости, уменьшением удельной поверхности и £ однородности. Возрастает опасность потери поверхностной активно­сти порошкообразного материала в период длительного его хране- '* ния, что понижает прочность сцепления частиц с вяжущими.

' 7.5. Зависимость свойств природного камня от состава и структуры

При рассмотрении разнообразных представителей минералов и горных пород в отношении каждого из них была установлена зави­симость его свойств от состава и структуры. Существование такой зависимости предполагает наличие других обобщенных зависимо-

6-1273 161

V

стей, когда одна какая-либо из них оказывается общей для много­численных разновидностей природного камня. Подобная общая за­висимость становится закономерностью и может иметь большое практическое значение при выборе камня для строительных целей.

Выше отмечалось, что по составу породы могут быть мономине­ральными и полиминеральными. Качественные характеристики первых в основном определяются свойствами их породообразующего минерала: формой и размером его частиц, дефектами структуры, ти­пом химической связи между частицами, макро- и микропори­стостью и т. п. Кварцитам, например, в значительной мере переда­ются свойства их породообразующего компонента кварца: высокие! твердость, плотность и механическая прочность, малая деформа-тивность (хрупкость), раковистость излома, высокая стойкость к химическому выветриванию и др. Аналогичным образом на физико-механических свойствах известняков отражаются характерные осо­бенности породообразующего кальцита: сравнительно легкая рас­творимость в воде, низкая твердость и совершенная спайность, с которыми непосредственно связана пониженная прочность этих пород. Подобное влияние упомянутых свойств кальцита проявляет­ся также на свойствах мраморов, являющихся метаморфизованны-ми разновидностями известняков. И хотя вторичные генетические факторы (высокие температура и давления) могут при этом не­сколько уменьшать влияние кальцита как породообразующего ком­понента, его физико-химические и кристаллохимические особенно­сти играют определяющую роль в процессе формирования струк­туры и свойств мраморов. Но особенно отчетливо прослеживается негативное влияние совершенной спайности кальцита на прочность крупнокристаллических разновидностей карбонатных пород хими­ческого генезиса. Снижение их прочности при механическом воз­действии объясняется прежде всего разрушением частиц кальцита по плоскостям спайности, а также по границам их контакта друг с другом.

В отношении известняков, осадочных мономинеральных пород,; отчетливо прослеживается следующая закономерность: у малопо­ристых их разновидностей значения показателей прочности, плот­ности, упругости и некоторых других свойств приближаются к ве­личинам показателей тех же свойств их породообразующего мине­рала кальцита. Эта же закономерность справедлива для кварцитов и мраморов — пород метаморфического генезиса, несмотря на то, что в условиях метаморфизации могут нарушаться структура и свойства не только исходной породы, но и ее породообразующего минерала (принцип Ле-Шателье), даже при неизменном химиче­ском составе, т. е. в случае изохимической перекристаллизации.

С увеличением пористости, а также с появлением неплотностей в контактах и некоторых других структурных дефектов, неизбежно возникающих при формировании мономинеральных пород, их упру­гие и прочностные свойства интенсивно снижаются.

Аналогичные явления происходят в полиминеральных породах,)гда превалирующий количественно породообразующий минерал сазывает наиболее заметное влияние на формирование определен­ных свойств породы. У магматических пород, например гранитов, с увеличением содержания кварца, имеющего очень высокий предел ючности при сжатии (около 2000 МПа), повышается механиче-сая прочность. Наоборот, увеличение количества полевых шпатов слюды в этих породах снижает их прочность, обычно составля-> щую до 200 МПа для мелкозернистых и до 120... 140 МПа для > упнозернистых их разновидностей. Это происходит вследствие > го, что полевой шпат не отличается высоким пределом прочности > и сжатии, аналогично кварцу (всего около 170 МПа), а слюда присущей ей высокой спайностью и способностью образовывать юскости скольжения способствует механическому разрушению > анита с появлением внутренних скалывающих напряжений. При Небольшом количестве слюды или полной ее заменой роговой об­ойкой гранит приобретает повышенные вязкость и прочность (в Х#ом числе и на ударную нагрузку). С повышением пористости у |фыветрелых и одресвелых гранитов их прочность быстро снижает-.: 1ря, достигая 80...60 МПа и ниже. Аналогичное влияние увеличения |ц.Ьористости обнаруживается на показателях модуля упругости: при ^.^Возрастании пористости в 5 раз, т. е. с 0, 6 до 3, 0%, значение этого ^йоказателя у крупнозернистого гранита понижается с 6, 0-10* до '■ ■ " '> 1, 6-10* МПа и вместе с тем связи с необратимым расшатыванием его структуры одновременно отмечается повышение остаточной де­формации.

Многие осадочные породы также являются полиминеральными ^! . агрегатами, часто состоящими из неодинаковых по размеру облом­ков минералов и горных пород. Свойства этих сложных пород £ (брекчий, конгломератов и др.) обусловливаются как свойствами I самих обломков, так и особенно свойствами природного вяжущего Ц вещества, выполняющего роль матричного компонента моно- или? полиминерального состава. Природные цементы могут быть аморф­ными или кристаллическими. Наиболее прочными являются квар-'Д Левый, кремнистый и опаловый мономинеральные равномерно-зер-/||нистые цементы. Значительно уступают им по прочности разнозер-Шгистые полимиктовые цементы, состоящие из минеральных зерен ^различного химического состава с неодинаковыми размерами час-*: Тиц. Наименьшей цементирующей способностью отличаются глини-■? стые и растворимые соединения (глины, гипсы и др.). Эту группу Ц пород можно по аналогии сравнивать с искусственными строитель-■ ными конгломератами (например, с бетонами), формирование ^структуры которых происходит под влиянием вяжущих веществ! $*; ■ * заводских условиях.

Выше отмечалось, что на прочность и другие качественные по-сазатели горных пород существенное влияние оказывает пористость. В породах она может быть очень грубой (туфы), крупной (ракушеч­ники), мелкой и тончайшей, незаметной даже под микроскопом (ди-

! «• 1бз

атомиты). В породах различают первичную пористость, обычно закрытую и тонкодисперсную, зависящую от характера упаковки, формы и размера частиц, их взаимного расположения, величины того первоначального давления, которое испытывали породы в про­цессе формирования структуры. Пористость может быть также вторичной и чаще всего открытой, возникшей на более поздних ста­диях отвердевания породы или осадка, при растворении или заме­щении в них отдельных минералов, особенно в результате последу­ющего выветривания. Вторичные поры всегда имеют более устой­чивые и сохранившиеся размеры, так как, возникая в уже затвердев­шей массе, они в меньшей степени подвержены последующему спрессовыванию или заполнению новыми минеральными вещест­вами.

Являясь важным структурным элементом, поры вместе с мине­ральными частицами непосредственно и активно участвуют в фор­мировании свойств горных пород. Б. П. Беликовым и другими были выполнены исследования упругих характеристик многих горных по­род общим импульсным ультразвуковым методом. Изучались как изотропные моно- и полиминеральные, так и анизотропные породы с определением модуля Юнга Е, модуля сдвига G, модуля объемного сжатия К, скорости распространения продольной волны о_р, скоро­сти распространения сдвиговой волны v_c и некоторых других пара­метров упругих свойств. Установлено, что при весьма малой пори­стости, например меньшей 1 %, упругие свойства минералов и пород определяются в основном их минеральным составом. С увеличени­ем же пористости значения упругих и прочностных свойств снижа­ются в соответствии с эмпирическим уравнением

Щ

где через М и М_й обозначены любые из упругих свойств (парамет­ров) камня с порами (М) и без пор или с их минимумом (М₀), а через Ш] и т₂ — величины вторичной и первичной пористости.

Общий характер влияния пористости на механические свойства пород и минералов можно выразить наглядно в виде графической зависимости в системе координат «свойства=/ (пористость)». График имеет вид сложной экстремальной кривой, состоящей из вершины и двух ниспадающих от нее ветвей (рис. 7.7). Вершина кривой соответствует наибольшим значениям упругих параметров, прочности, объемной массы минералов и пород, когда их порис­тость предельно мала, составляя величину меньше 1%. На ветви, слева от вершины экстремальной кривой, располагаются показа­тели свойств, которые снижаются по мере возрастания первичной пористости пород. Это снижение характеризуется сравнительно умеренной интенсивностью, вызываемой наличием закрытых мел­ких и тончайших по своим размерам пор, особенно у минералов. На абсолютные значения свойств кроме пористости влияют также характер внутренних связей между микро- и макрочастицами ми-

нерального вещества, свойства минералов и другие факторы, кото­рые обусловливают, кроме того, сравнительно большой разброс опытных данных, особенно при испытании интрузивных и метамор­фических пород.

* Справа от вершины экстремальной кривой размещается ветвь интенсивного спада упругих и прочностных свойств при увеличе­нии вторичной (открытой) пористости с характерными для нее бо­лее крупными порами. Разброс опытных данных здесь меньше, чем в области левой ветви, и совсем незначителен на отрезке кривой, близкой к вершине. Аналогичное совпадение показателей свойств при изменении вторичной пористости отмечается и при испытании образцов из эффузивных и осадочных пород.

Механические cSoucmSa (упругость,

прочность и др)

^mif, ^E, & > Up о fy.)

Пердичная пористость, % Вторичная пористость, °/_в

Рис. 7.7. График зависимости свойств пород и минералов от пористости:

»(_{; |} — средняя плотность; Е — модуль Юнга; О — модуль

сдвига; К— модуль объемного сжатия; R — предел

прочности; Vp — скорость распространения продольной
волны

В мономинеральных породах на максимум величин показателей '■ свойств влияет, как отмечалось, уровень соответствующих значений; * породообразующего минерала: в полиминеральных — некоторый? усредненный их уровень, обусловленный минеральным составом,: " количественным соотношением и характером связей минералов. *■ А в обоих случаях на величины экстремумов свойств влияют наличие i nop и микропор, степень дефектности структуры и др. К экстремумам } показателей свойств горные породы и минералы прибли-^; жаются в результате очень длительных процессов структурообра-: зования с постепенным набором в природных условиях таких струк-^! - турных параметров, при которых возникает своеобразная оптималь­ная структура. Закономерное протекание этих процессов в природе; может прерываться стихийными, в том числе тектоническими,

осложняемыми вулканической деятельностью явлениями, которые могут резко изменять и даже прерывать процесс формирования структур и свойств пород как на ограниченных, так и на огромных участках земной коры. Нарушение закономерного процесса струк-турообразования возможно также под влиянием изменения клима­тических, географических условий и других факторов. В одном и том же месторождении могут встречаться представители пород, разнородные по структуре и свойствам, причем только некоторые участки пород в данном месторождении могут оказаться с опти­мальной структурой и комплексом экстремальных значений свойств в вершине кривой (см. рис. 7.7). Породы других участков того же месторождения, испытавших влияние неблагоприятных факторов, отмеченных выше, не приобретают оптимальной структуры и не отличаются высокими показателями (например, прочностных) свойств. Несмотря на то что естественный процесс оптимизации структуры может неоднократно прерываться, он постоянно и по­следовательно продолжается во времени, поскольку связан в конеч­ном итоге с приближением ее к равновесному состоянию и нара­станию термодинамической устойчивости горных пород.

Зависимость свойств природного камня от состава и оптималь­ной структуры отражает объективно существующую закономер­ность, которую при обобщении многочисленных опытных данных можно выразить следующим образом: при определенном наборе структурных параметров формируется оптимальная структура при­родного камня, при которой имеется комплекс экстремумов меха­нических и некоторых физических свойств, непосредственно связан­ных со структурой и отражающих ее характер. Действует и обрат­ная связь: комплекс экстремумов свойств горной породы или минерала отражает наличие оптимальной структуры с характерными для нее относительной однородностью, минимальной пористостью, минимумом других микро- и макроструктурных дефектов, с наибо­лее устойчивым равновесным состоянием внутренних связей, с ми­нимумом внутренней свободной энергии, с мелкозернистой плотной кристалличностью или непрерывной пространственной сеткой (про­слойкой) цементирующего вещества, с оптимальным содержанием стеклофазы и наличием других структурных параметров в соответ­ствующем их наборе. Эти закономерности проявляются как в отно­шении твердых, так и упруговязкопластичных природных образо­ваний, к которым относятся глины, суглинки, лёссы, мел, гипсы, асфальтовые породы и др. Они служат основой тождественного за­кона створа, вскрытого в теории ИСК.

Наблюдается также другая закономерная связь между свой­ствами главного породообразующего минерала и свойствами поро­ды со спадом показателей свойств по мере накопления дефектов структуры, которая является также обобщающей основой закона конгруэнции в теории ИСК (см. гл. 5). Такая тождественность за­кономерного изменения свойств под влиянием структурных пара­метров у природного камня и ИСК возникает при сходных процес-

■ < ах, которые характерны как для природного генетического, так и Заводского технологического периодов. В обоих этих случаях при Щформированки структур и свойств прослеживается воздействие за-Щдонов кристаллизации из растворов и расплавов, закона эвтектики, Шшравила фаз и др. Различие состоит только в том, что в короткие «технологические периоды производства ИСК возможно направлен­ию регулировать процессы структурообразования, избегая влияния Зюлементов случайности и аномальных отклонений, которые возмож­ен ы при формировании структур и свойств пород в природных ус-Щловиях. Именно поэтому более отчетливо выразились закономер­ности створа, конгруэнции и др., известные в теории ИСК, бази­рующиеся на логически обобщенном и обширном практическом ^; _г материале. В природе эти объективные закономерности проявляют-f ся наиболее полно и объективно, хотя вскрыть их сложнее, чем у Г; ИСК.

: 7.6. Добыча н обработка природного камня