Базальт - это натуральный камень. Чаще всего встречается вблизи вулканов. Самые большие месторождения обнаружены в России, Украине, Америке, на Гавайских и Курильских островах. В природе базальт встречается в виде пластин, бесформенных и округлых камней, а также потока лавы.
Что такое базальт?
Это горная порода, имеющая определенные характеристики. Перечислим их:
Состав базальта: особенности
Каждый человек еще со времен школы знает, что все минералы имеют определенное строение. Как правило, при их рассмотрении учитывается как химический состав, так и минеральный. Это позволяет непросто отличать на базальт, гранит, мрамор и т. д., а иметь наиболее полные сведения об их технических характеристиках. Именно эти знания помогают эргономично применять тот или иной материал.
В состав любого базальта входит климопироксен, титаномагнетит, плагиоклазит, магнетит. Его структура отличается порфировой поверхностью, иногда афированой. При этом иногда встречаются виды гладкие, как стекло. На данные критерии влияет особенность расположения месторождений базальта. Те, которые находятся на поверхности, чаще всего пузыристые, так как во время остывания вулканической лавы через эти отверстия выходят пары и газы. Впоследствии в пустотелых местах могут откладываться такие минералы, как медь, пренит, кальций, цеолит. Ученые выделили такие образования в определенный вид, называемый миндалекаменный.
Минеральный состав базальта, взятого из разных месторождений, может значительно отличаться. В основном это обусловлено вхождением в него определенных примесей. Например, структура некоторых отличается наличием призм пироксенов, благодаря ним базальт приобретает черный цвет. А вот кристаллы оливина окрашивают камень в желто-зеленый оттенок. Необходимо заметить, что размер примесей может достигать ¼ всей массы. Реже встречаются базальты, в состав которых входят такие минералы, как апатит, ортопироксен.
Популярные виды
Базальт - это обобщающее название. Оно объединяет множество различных видов. Наиболее распространенные из них:
Сфера применения
Базальт - это достаточно распространенный материал, который широко используется в разных сферах. Основная из них - архитектурная. Но также из него изготавливают качественные строительные материалы, добавляют в бетонные растворы для крепости или используют во время заливки плит. Базальт часто применяют как отделочный материал для полов или дорожек. А для утепления зданий с внешней стороны он просто незаменим. Большинство дизайнеров отдают базальту должное внимание во время декорирования помещений. Широко используют его при отделке каминов, стен. С помощью такого решения легко расставить акценты и внести в интерьер контрастность.
Преимущества базальта
Достоинств у такого вида множество. Самые весомые:
- шумопоглощение;
- паропроницаемость;
- высокий уровень термоустойчивости;
- экологически безопасен;
- качественная теплоизоляция;
- прочность;
- не электризуется;
- пожаробезопасность;
- долговечность.
Продукция на основе базальта
Добывают серый базальт на рудниках и в карьерах. Чаще всего занимается этим горнодобывающая отрасль. После изъятия его отправляют на специальные предприятия, где непосредственно из базальта изготавливают разную продукцию. Это могут быть каркасы для лестниц, волокна для утепления крыш и других поверхностей. Также используется базальт для сооружения колонн, арок, статуй. Его порошок добавляется во время производства армированных изделий, чтобы обеспечить им надежность и крепость.
И напоследок о стоимости
Базальт, цена которого в отличие от других натуральных материалов считается достаточно доступной, может широкое применяться без повышения себестоимости объекта. Например:
- базальтовая щебенка - от 250 до 400 р. за упаковку;
- облицовочные плиты - от 2000 р. за 1 кв. м;
- брусчатка базальтовая - 3200-3500 р. за 1 кв. м.
Базальт – один из распространённых природных камней. Он имеет вулканическое происхождение: после извержения вулкана магма быстро остывает, и так образовывается эта горная порода. Не зря же камень получил название в Эфиопии «basal» — «кипяченый». Африканцы считали, что сначала кипел в вулкане, а уж потом излился на поверхность Земли. А по некоторым версиям он переводится как «железосодержащий камень». Иногда его еще называют шведским названием «трапп».
Базальт применяли в строительной сфере с давних времен. Например, этим камнем вымощена Красная площадь в Москве. Она сохранилась и до наших дней, а это говорит о долговечности природной породы.
Месторождение
Большие залежи горной породы находятся в Индии, США, на Курильских и Гавайских островах, на Камчатке. Разрабатываются залежи породы в России, Армении и Украине. Встречается природный камень не только на Земле. Ученые зафиксировали его наличие на Марсе, Венере и даже на Луне.
Состав
Базальт состоит из таких минералов:
- вулканическое стекло,
- микролиты плагиоклазов,
- титаномагнетита,
- магнетита,
- клинопироксена,
- также могут быть роговая обманка и ортопироксен.
Хотя состав базальта зависит от месторождения, а значит, он не постоянен.
Структура
Структура камня порфированая, стекловатая или скрытокристаллическая афировая, мелкозернистая, пузырчатая. Пузырчатую структура он получил от того, что, когда лава выходит из вулкана, на границе с жерлом выходят и газы с парами, полости не успевают затянуться прежде, чем лава кристаллизуется.
Цвет
Среди других горных пород базальт легко узнаваемый, и в первую очередь по окрасу. Цветовая гамма природного камня темная, светлых базальтов не бывает — черный, темный серый и зеленый, наверное, ближе к черному оттенку.
Виды базальта
Базальт – это название обобщающее и объединяет много разных видов:
— азиатский – это недорогой камень, применяется широко при дизайнерском оформлении интерьера помещения, а также в архитектурной отрасли. Его цвет можно сравнить с цветом «мокрого асфальта»;
— сумеречный – камень имеет темно-серый, даже черный окрас. Его считаю одним из самых качественных видов среди всех других, так как он самый устойчивый к резким перепадам температуры, механическим влияниям, стойкий к влаге и др.;
— мавританский – миндалекаменный камень. Имеет зеленый цвет с разнообразными включениями. Благодаря оригинальному цвету, он нашел применение в дизайнерских решениях.
Характеристики и применение
Базальт – тяжелый камень, даже тяжелее . Если сравнивать со свойствами того же гранита, то отличается базальт своей пластичностью, гибкостью и упругостью.
Еще одна особенность этого камня – стойкость к высоким (температура плавления — 1000 – 1200 градусов Цельсия, а некоторые породы плавятся при 1450 градусах) и низким температурам, а также к ее перепадам. Стойкий камень и к химическим веществам: кислотам и щелочам.
- Плотность базальта составляет 2530-2970 кг/м2;
- Водопоглощение варьируется в пределах от 0,25 до 10,2 %;
- Коэффициент Пуассона составляет 0,20-0,25;
- Удельная теплоёмкость 0,85 Дж/кг К при 0°C;
- Сопротивление находится в пределах 60-400 МПа….
Применение базальта широкое. В первую очередь он интересен как сырье. И основная сфера применения – строительная.
Из базальта изготавливают сэндвич-панели, плитки. Плитами из природного камня отделывают камины, памятники. В таких случаях, конечно, широко используют известняк, но в тех местностях, где базальтовой породы много, ее используют даже для закладки фундамента строения.
Для крепости его добавляют в бетонный раствор для заливки полов, тротуаров, дорожек, мостовых. Но есть один недостаток – со временем поверхность покрытия становится гладкой.
Базальт – отличный материал для изготовления стоек мостов.
Его порошок добавляет при изготовлении армированных изделий, чтобы они были надежные и крепкие. Вытачивают колоны, арки, статуи, каркасы для лестниц.
Его легко обрабатывать, поэтому он высоко ценится у декораторов. Используется в ручном оформлении орнаментального декора внешних конструкций зданий.
Подойдет для облицовки наружных стен строений.
Им утепляют фасады зданий. И здесь большую популярность приобрела . Собранная в маты, она является надежным, долговечным, устойчивым к внешним воздействиям, теплоизолирующим и шумопоглощающим материалом.
Горную породу мелко дробят до образования базальтовой крошки, расплавляют в шахтной печи при температуре около 1200° C (повышает противопожарные свойства), потом распыляют, так производят базальтовое волокно. Из него получается замечательный тепло- и звукоизолирующий материал — каменная или базальтовая вата — разновидность современного утеплителя. Если сравнивать с силикатной ватой, то по теплоизоляционным характеристикам базальт превосходит в два раза. Обладает также и высокими звукоизоляционными показателями. Из базальта изготовляют волокна для утепления крыш, стен, полов и других поверхностей.Базальтовую крошку и пыль применяют для изготовления антикоррозийных покрытий. Они отличаются высокой стойкостью к щелочам, кислотам.
Одним из недостатков базальта считают низкую огнеупорность. Но не для этого камня это свойство — недостаток. Низкую огнеупорность можно превратить в достоинство камня. Его используют в такой промышленной сфере, как каменное литье.
Базальт – доступный материал, так как по сравнению с другими природными материалами имеет сравнительно невысокую стоимость.
БАЗАЛЬТ , керамический материал, обладающий высокими механическими, физическими, электрическими и химическими свойствами и получаемый тепловой переработкой горных пород того же наименования.
1. Базальт как горная порода . Базальт, или, вернее, базальты, относятся к числу характерных изверженных (эффузивных) основных пород глубинного происхождения и молодого, преимущественно третичного, возраста. Свою широкую известность базальт получил за образуемые им живописные отдельности в виде 6-гранных (а иногда 3- или 5-гранных) призм длиной 3-4 м с перпендикулярными к граням плоскостями (фиг. 1); он встречается также в виде плитняковых естественных лестниц, скорлуповатых шаровых отдельностей и других чрезвычайно живописных скал.
Базальт - порода темного цвета, то серовато-черная, то с синеватым отливом; иногда она бывает зеленоватой или красноватой. Само название «базальт» - древнего происхождения и на эфиопском языке означает «темный», «черный». Порода эта весьма однородна по своему тонкому сложению. Плотная и чрезвычайно твердая, она имеет в разных случаях зернистость разного порядка. Грубо- и среднезернистые разности называются долеритами, мелкозернистые - анамезитами, а весьма тонкозернистые - собственно базальтом. Различие текстуры базальта при тождественном валовом составе объясняется условиями застывания изверженной магмы (быстрота охлаждения, давление и пр.). Петрографический состав базальта может значительно изменяться, но входящие в состав базальта минералы замещаются петрографическими эквивалентами, вследствие чего базальт как порода сохраняет свой habitus весьма устойчиво. Под микроскопом базальт представляется стекловатой основной массой («базис») с микрофлюидальным сложением. В базисе содержатся многочисленные кристаллики полевого шпата, оливина, магнитного железняка и других менее характерных минералов. В зависимости от содержания минеральных включений, цементированных базисом, различают базальты: плагиоклазовые, лейцитовые, нефелиновые и мелилитовые. Собственно, базальтом принято называть первые, т. е. содержащие известковонатровый полевой шпат, авгит и оливин . Химически базальт родственен габбро (Г.) и диабазу (Д.). Валовой химический анализ платообразующего базальта характеризуется, по Вашингтону, следующими данными:
Базальту присуща значительная радиоактивность: он содержит от 0,46∙10 -3 до 1,52∙10 -3 % тория и от 0,77∙10 -10 до 1,69∙10 -10 % радия . Менее глубинные разности базальта кислее и постепенно переходят к дацитам, трахитам и т. д. По новейшим воззрениям, базальт - материал, образующий твердую оболочку земли: под материками толщиной 31 км, а под океанами - от 6 км и более; эта оболочка плавает на вязко-жидком подстилающем слое базальта («субстрат»). Таким образом предполагают, что базальт находится всюду. Что касается самой поверхности земли, то выходы этой породы весьма многочисленны. Вне СССР они имеются: в Оверни, по берегам Рейна, в Богемии, Шотландии и Ирландии, на острове Исландия, в Андах, на Антильских островах, на острове св. Елены и в разных других местностях. Много месторождений базальта в северной, западной и юго-восточной частях Монголии. В пределах СССР базальт распространен на Кавказе и по Закавказью, а также по северу Сибири, в бассейне р. Витима. В ближайшее время практически могут представлять наибольший интерес месторождения: Берестовецкое - Волынского округа УССР, Исачковские - Полтавского округа УССР, Мариупольские - Мариупольского округа УССР, Чиатурское, Белоключинское, Манглисское и Саганлугское, Аджарис-Цхальское - Грузинская ССР, Эриванское - Армянская ССР, а также олонецкий диабаз с берегов Онежского озера.
2. Свойства натурального базальта . Непосредственное применение натурального базальта и дальнейшая переработка его предполагают достаточное знание механических, физических и химических свойств его. Однако свойства эти существенно связаны с составом и текстурой базальта и потому значительно изменяются в зависимости от месторождения. Если говорить о базальте вообще, то свойства его м. б. охарактеризованы лишь пределами соответственных констант. Приводимые ниже данные для базальта отчасти сопоставлены с данными для диабаза и габбро. Кажущийся удельный вес (куска): 2,94-3,19 (Б.), 3,00 (Д.), 2,79-3,04 (Г.). Истинный удельный вес (порошка) около 3,00 (Б.). Пористость в % объема: 0,4-0,5 (Б.), 0,2-1,2 (Д.), 3,0 (Г.). Поглощение воды: 0,2-0,4% по весу и 0,5-1,1% по объему (Б.). Масса 1 м 3 сухого базальта около 3 т. Прочность на сжатие в кг/см 2: 2000-3500 (Б.), 1800-2700 (Д.), 1000-1900 (Г.). Если прочность на сжатие сухого базальта больше 3000, то мокрого - более 2500, а при морозе в 25° она более 2300. Прочность на износ («твердость», вычисляемая по формуле: р = 20-w/3, где w - масса, потерянная в нормированных условиях при 1000 оборотах истирающего диска) характеризуется числами 18-19 (Б., Д., Г.). Прочность на удар («компактность») при испытании нормированных образцов: 6-30 (Б., Д.) и 8-22 (Г.). По твердости базальт превосходит сталь. Модуль Юнга в (D см -2)х10 -11 равен 11 (Г.) и 9,5 (Д.). Коэффициент объемного сжатия на 1 кг при давлении 2000 кг/см 2 составляет 0,0000018 (Б.) и 0,0000012 (Д.), а при давлении 10000 кг/см 2 составляет 0,0000015 (Б.) и 0,0000012 (Д.). Начало плавления нормального оливинового базальта - при температуре около 1150°, а жидко-плавкое состояние начинается при температуре около 1200°. Расплавленная порода перестает быть текучей при охлаждении до 1050°. Более кислые породы имеют температуру плавления более высокую, причем она повышается с содержанием кремнекислоты. В частности, базальт Аджарис-Цхальского месторождения (дацитобазальт - по Абиху или трахиандезит - по новым определениям) размягчается при 1180°, имеет консистенцию густого меда при 1260° и вполне разжижается при 1315° (опыты автора в отделе материаловедения ГЭЭИ). Удельная теплоемкость базальта сиракузского для различных температур показана в следующей таблице:
Теплота кристаллизации базальта при переходе из аморфного состояния в кристаллическое 130 Cal. При кристаллизации происходит уменьшение объема на 12% сравнительно с объемом базальта при температуре 1150°. Удельная теплопроводность базальта в грамм-калориях - около 0,004. Коэффициент теплового расширения базальта: 0,0000063 (при 20-100°), 0,000009 (при 100-200°) и 0,000012 (при 200-300°).
В химическом отношении базальты представляют породы стойкие: атмосферные деятели, в опытах Гари, выветрили за 18 месяцев от 1,5 до 0,8 мг/см 2 базальта, тогда как серый известняк в тех же условиях потерял 22,7 мг/см 2 . Ход процесса выветривания базальта и диабаза представлен сравнительной диаграммой (фиг. 2).
Число, стоящее на верхней горизонтальной линии, показывает число грамм выветренной породы, которое надо взять, чтобы в ней содержалось составной части, соответствующей обозначению рассматриваемой горизонтали, столько же, сколько этой части содержится в 100 г свежей породы. Т. о. все точки, стоящие справа от вертикали 100, означают обеднение соответствующей частью, а стоящие слева - обогащение. Следовательно, при выветривании базальт обогащается кремнеземом и глиноземом и беднеет щелочами, щелочными землями и железом во всех видах, тогда как диабаз обогащается окисным железом и натрием. Это обстоятельство говорит, по-видимому, против диабаза как материала изоляционного.
3. Основания переработки базальта . Свойства натурального базальта делают его превосходным строительным материалом, более надежным, чем гранит. Применять базальт стали давно. Однако чрезвычайная трудность обработки базальта и деление его на сравнительно узкие призмы заставили придумать особый способ придания ему геометрических форм.
Естественно было подумать о сплавлении этой породы, поскольку она сама происхождения огненного. Но недостаточно расплавить базальт: при быстром охлаждении отливки из него дают стекловидную массу, аналогичную природным гиалобазальтам, хрупкую и технически неприменимую (фиг. 3 и 4).
Основная задача базальтового производства - восстановление мелкозернистости у переплавленного базальта, так называемая регенерация (фиг. 5).
Мысль о возможности переплавления и восстановления в первоначальном виде горных пород возникла в 18 в. Шотландец Джемс Голл уже в 1801 г. добился переплавки базальта и в частности установил, что базальт и лавы, будучи расплавленными и быстро охлажденными, дают стекло, тогда как при медленном охлаждении их получается масса каменистая, со следами кристаллической структуры; это - основное положение огненной переработки лав. Особенно замечательны опыты шотландца Грегори Уатта, который расширил масштаб плавки. Плавление глыбы базальта более 3 т продолжалось 6 ч., а охлаждение под покровом медленно горевшего угля потребовало 8 дней. Уатт описал продукты этого медленного охлаждения: на поверхности - черное стекло; по мере углубления в застывшую массу появляются сероватые шарики, группирующиеся в связки; затем структура делается лучистой; еще глубже вещество имеет каменистый и затем зернистый характер, и, наконец, масса пронизывается кристаллическими пластинками. Т. о. была выяснена возможность переплавлять и регенерировать изверженные породы. Но из-за отсутствия достаточно большой потребности в переплавленном базальте для промышленности описываемые опыты были забыты. В 1806 г. Добре и затем в 1878 г. Ф. Фуке и Мишель Леви вернулись к процессу плавки и регенерации. Им удалось воспроизвести почти все породы огненного происхождения и выяснить, что для этого не требуется ни чрезвычайных температур, ни таинственных агентов, а все дело - в установлении надлежащего режима плавки и отжига. После охлаждения расплавленный силикат превращается в стекло, температура плавления которого ниже температуры плавления исходного минерала. Чтобы восстановить последний, необходимо отжечь стекловидную массу при температуре, превышающей температуру плавления стекловидного тела, но лежащей ниже температуры плавления минерала кристаллического. Температурный промежуток этих точек плавления и есть та область, в которой возможна регенерация силиката или алюмосиликата; промежуток этот м. б. довольно незначительным. Когда дело идет не об одном минерале, а о совокупности 5-6 минералов, слагающих кристаллическую породу, то режим отжига надо было бы установить с рядом ступеней, причем каждому минералу отвечала бы своя остановка хода охлаждения. Однако на практике эти ступени оказываются так близки между собой, что можно ограничиться двумя остановками. В отношении базальта первый отжиг, при красно-белом накале, дает кристаллизацию закиси железа и перидота, а второй, при вишнево-красном, - кристаллизацию прочих минералов породы.
Первые опыты промышленной плавки базальта были предприняты в 1909 г. Риббом, а различные применения плавленому базальту найдены инженером Л. Дреном. В 1913 г. для промышленного осуществления процессов плавки была образована в Париже «Compagnie generate du Basalte», а в Германии - «Der Schmelzbasalt A.-G.», в Линце на Рейне; затем оба общества объединились под общим названием «Schmelzbasalt A.-G.», или «Lе Basalte Fondu». В настоящее время во Франции имеются два завода, выпускающие гл. обр. электротехнические и строительные изделия, а в Германии - один, обслуживающий химическую промышленность.
4. Производство плавленого базальта . Ломка . Залегание базальта бывает различное, и потому ломка его не всегда однообразна. Плитообразный базальт покровов или скал добывается подрывной работой. Призмы столбчатого базальта могут быть отделяемы посредством клиньев и рычагов. Разработку ведут ярусами, снимая последовательные слои рядами естественных расслоений.
Дробление . Наломанный базальт хранится на открытом воздухе. Для плавки он дробится на дробилках Блека или Гетса. Затем куски сортируются по размерам, а мелочь идет на бетонные массы.
Переплавление . Раздробленный базальт поступает в плавильные горны, в которых применяются различные способы нагрева. Наиболее подходят печи электрические, газовые (газогенераторные или с осветительным газом) и печи с мазутовыми форсунками. Электроплавильная установка состоит из неподвижной электродной печи и передвижного приемника на колесах, служащего для развозки расплавленного базальта по отливочной мастерской; этот приемник тоже представляет небольшую электродную печь. Оба типа печей питаются двухфазным током. Дно печи делается из огнеупорного материала и имеет сбоку сопло для выпуска расплавленной массы, из приемника же она спускается в формы или в изложницы для отливки простым наклонением приемника. В других печах под горла делается наклонным, так что загрузка горна и спуск расплавленной массы ведутся непрерывным процессом. Производительность описываемых печей - от 3 до 50 т в день. Парижский завод - крупно-кустарного типа - имеет 4 печи емкостью в 80 кг каждая, действующие непрерывно и отапливаемые городским газом; плавка ведется при 1350°. Другой французский завод, в Пюи, работает на электрической энергии. Мощность непрерывного производства - 8 т в сутки.
Отливка . Расплавленный базальт льется в формы или в изложницы непосредственно из печей или же увозится в отливочные мастерские. Для отливки применяются либо песочные фермы, либо стальные изложницы. Первые гораздо дешевле, но применимы не во всех случаях, т. к. изделия выходят из них матовыми и грубоватыми. Стальные изложницы придают изделиям блестящую поверхность, но стоят сравнительно дорого. При тщательной отливке литье получается чистое; в противном случае видны затеки и неровности, во многих случаях не препятствующие, однако, использованию изделия.
Тепловая обработка . Почти тотчас после отливки изделия, еще вишнево-красные, извлекаются из изложниц и переносятся в отжигательные подовые печи, подобные обычным закалочным. В зависимости от своего назначения и размеров изделия выдерживаются в печи от нескольких часов до нескольких дней. Начальная температура отжига около 700°. Печь замазывается и медленно охлаждается; томление в печи длится, смотря по размерам изделий и требуемым их качествам, от нескольких часов до 10-14 дней. Таких печей на парижском заводе до 35.
Отделка . По охлаждении изделия готовы к употреблению. Для придания им надлежащего вида с них счищают налет стальными щетками. Если требуется большая точность плоскостных граней, то производится отделка на кругах, имеющих базальтовое основание.
Стоимость производства . Производство плавленого базальта не требует ни высококвалифицированной рабочей силы, ни дорогого оборудования. Главные расходы производства в наших условиях - на доставку материала, если его привозить с Кавказа, и на энергию. При работе с газом на 1 кг готовых базальтовых изделий требуется около 900 Cal, т. е. около 1 / 4 - 1 / 3 м 3 газа; при работе с электрической энергией на 1 кг изделий расходуется примерно 1 kWh. Т. о. себестоимость базальтовых изделий, например, изоляторов, значительно ниже, чем фарфоровых. Во Франции продажная цена базальтовых изоляторов на 10-15% меньше, чем фарфоровых, а для более значительных по размерам - на 25-30%. Чем крупнее изделия, тем больше расхождение цен между базальтом и фарфором. Однако есть основания считать вышеуказанные расхождения продажных цен значительно преуменьшенными за счет увеличения прибыли базальтового производства как дела нового.
Производство плавленого базальта в СССР . Имея за собой огромные технические и экономические преимущества и в некоторых случаях, как, например, при электрификации железных дорог, будучи почти незаменимой, базальтовая промышленность вызвала к себе внимание технических и промышленных кругов. Опыты с плавкой базальта и других пород, предпринятые по поручению Главэлектро ВСНХ в отделе материаловедения ГЭЭИ и затем в ГЭТ, опыты над плавкой диабаза в Горнометаллургической лаборатории и интерес ВСНХ Грузии и Армении к этой промышленности могут считаться предвестниками скорого развития базальтового дела. С экономической точки зрения д. б. отмечено весьма выгодное естественное сочетание благоприятных факторов: возможность добычи базальта весьма часто территориально совпадает с наличием источников гидроэлектрической энергии для его переработки, т. е. с районной силовой установкой, для которой необходимы базальтовые изоляторы, и с центрами электрохимических производств, которым необходимо огне- и кислотоупорное базальтовое оборудование. Указываемое совпадение, в связи с выгодностью мелких базальтовых заводов и сравнительной дороговизной транспорта, дает основание предвидеть в будущем сеть небольших базальтовых заводов по всей территории страны.
5. Свойства переработанного базальта . Переплавленный и регенерированный базальт в общем имеет свойства натурального, но в улучшенном виде (см. фиг. 3 и 5).
Механические свойства : а) прочность на сжатие - около 3000 кг/см 2 ; б) прочность на износ, испытанная с помощью мельницы Дерри, припудренной песком, оказалась в среднем 0,9 мм после 1000 оборотов; в) обладая большой вязкостью, базальт бьется нелегко, и базальтовые изоляторы и прочие изделия практически можно считать небьющимися. Сравнительно с фарфором базальт обладает хрупкостью в 2-4 раза меньшей; различные значения этой величины зависят от режима отжига; наличием примесей хрупкость м. б. весьма повышена; г) прочность на разрыв испытывалась на базальтовых поддержках для третьей шины электрических ж. д., причем для сравнения были испытаны такие же поддержки из песчаника; разрыв изделий из базальта наблюдался при 3700-4700 кг, а разрыв таких же изделий из песчаника - при 1200 кг.
Термические свойства : а) переплавленный базальт противостоит изменениям температуры, даже резким; пластинка базальта в 8 мм толщины, погружаемая попеременно в кипящую воду и в холодную, не дала никаких признаков растрескивания; изоляторы, выставленные на солнце и затем попадавшие под грозовой ливень, а также изоляторы, испытанные согласно правилам Французского союза электрических синдикатов (внезапный перенос из воды при 65° в воду при 14°), не показали никакого изменения электрических свойств; верхний предел теплового интервала может быть еще повышаем; б) в момент затвердевания базальт допускает заштамповку или иное введение в него железных частей любого объема и крепко пристает к ним, не требуя цементировки; в) базальт стойко выдерживает значительные нагревы, не обнаруживая разрывов, трещин, «утомления» или «постарения»; г) по малой теплопроводности базальт может служить тепловым изолятором.
Гигроскопичность . Будучи вполне компактным и облитым автогенной глазурью, базальт вполне водоупорен и негигроскопичен.
Электрические свойства : а) базальт обладает значительной электрической крепостью: у мостового базальта она оказалась около 32 kV/cм при толщине пластин в 18 мм, а у специального электротехнического базальта, как подвергавшегося термической обработке, так и у остеклованного, - от 57 до 62 kV/см при той же толщине; б) когда происходит пробой и образуется мощная дуга, базальтовый изолятор все-таки этим не повреждается, ибо по прекращении дуги место пробоя заплывает, и изолятор залечивается бесследно; в) базальтовые изоляторы при обработке сами собою покрываются стеклоподобной базальтовой глазурью в 1,5-2 мм толщины, постепенно переходящей внутрь к базальту зернистому; эта глазурь представляет превосходное препятствие поверхностным электрическим утечкам и предохраняет изоляторы и прочие изделия от гигроскопичности и от действия атмосферных агентов; имея состав, тождественный с составом самого изолятора, глазурь держится на нем как однородное тело и потому не подвергается опасности растрескаться или облупиться. Кроме того, при насильственном повреждении этой глазури обнажается вещество того же состава, так что указанное повреждение не бывает для изолятора гибельным.
Химические свойства . В химическом отношении изделия из базальта, по французским сведениям, весьма стойки; в табл. 1 приводятся данные о действии различных реагентов на переработанный базальт.
Данные дальнейших испытаний приведены в табл. 2.
Внешний вид . Переплавленный, но неотожженный базальт напоминает стекло: он обладает блестящим изломом, буро-черным цветом и хрупок. После отжига переплавленный базальт получает черный или темный цвет, матовый мелкозернистый излом и вязкость натуральной породы. Наружный вид изделий зависит от материала формы и изложницы (см. п. 4).
Итак, по механической прочности, термической и химической стойкости, высоким и своеобразным электрическим свойствам, дешевизне и сравнительно легкой обрабатываемости переработанный базальт должен быть признан одним из наиболее замечательных материалов электротехники.
6. Применение переработанного базальта . Базальтовая промышленность еще слишком молода, чтобы можно было в настоящее время предвидеть все виды применения нового материала. Пока наметились следующие: а) в сетях сильных токов высокого и низкого напряжений - линейные изоляторы на открытом воздухе (фиг. 6),
опорные изоляторы, изоляторы третьей шины электрических ж. д. и метрополитенов (фиг. 7), выводные изоляторы на высоком напряжении;
б) в сетях слабого тока и в радиосвязи - телеграфные и телефонные изоляторы, оттяжные изоляторы и прочие изоляционные части для антенн; в) в электрохимической промышленности - изоляторные подставки для аккумуляторов, посуды, ванн и пр.; г) в общей химической промышленности - кислотоупорное оборудование, в том числе всевозможная посуда, ванны, краны, пропеллеры и т. д., оборудование на температуру до 1000°; д) в строительстве - изоляционные мостики (фиг. 8), мостовые, лестничные ступени, облицовка стен и полов, особенно когда имеются кислые испарения, и т. д.
Линейные изоляторы . В виду исключительного интереса, представляемого базальтом в электротехнике, приводим данные испытаний в Парижской центральной электрической лаборатории десяти изоляторов с залитыми в них железными штырями, причем пять из них были предварительно подвергнуты тепловому испытанию (см. п. 5). При сухом испытании первые скользящие по изолятору искры появлялись при 32,5-38 kV, дуга образовывалась при 35-43 kV, пробой юбки получался при 40 kV, а шейки – при 37,5-39,5 kV. Мокрое испытание под искусственным дождем дало образование дуги при 18-20 kV, после чего через 30 сек. изолятор пробивался. Испытание под маслом установило пробивное напряжение при 35-58 kV. Испытание оттяжных изоляторов переменным напряжением, которое поднимали до пробоя и затем, немедленно после пробоя, начинали снова поднимать до нового пробоя, и так 4 раза, дало результаты, представленные в табл. 3.
Изоляторы телеграфного типа . Испытанием базальтовых изоляторов сильного тока, по типу приближающихся к телеграфным, произведен, на Московской научно-испытательной телеграфной станции, установлено поверхностное электрическое сопротивление базальтовых изоляторов значительно более высокое, чем у соответственных фарфоровых; но при испытании под дождем сопротивление базальта восстанавливалось несколько медленнее, чем у фарфора. Вероятно, это зависело от грубой поверхности испытывавшихся сильноточных изоляторов, для которых не были приняты во внимание требования телеграфии.
7. Другие применения базальта . Кроме применения натурального базальта в качестве строительного материала и щебня, и применения термически переработанного базальта в различных отраслях промышленности, базальт и родственные ему породы идут также в качестве составной части при керамическом и стекольном производстве. Так, боржомский андезит уже несколько лет применяется при варке стекла для бутылок под боржомскую минеральную воду, придавая ему прочность и темную окраску. Английский фарфоровый завод Веджвуда издавна выпускает глиняную посуду с черным неглазурованным по массе и легко полирующимся черепком, т. н. «базальтовую» (Basalt) или «египетскую» (Egyptian), - масса для нее содержит базальт.
Откуда пошло название камня базальт доподлинно не известно. Существует несколько версий, причём каждая из них раскрывает сущность камня.
Первая утверждает, что слово базальт произошло от греческого «базис», что значит основа. Получается, что это горная порода, лежащая в основе всего сущего. Она распространена на всех материках – это тысячи квадратных километров суши и столько же, а может и больше – дно океанов.
По второй версии название произошло от слова «базал», что в переводе с эфиопского означает кипение. Народы Африки, где этот камень распространён, считают, что он сначала кипел под землёй, а потом излился на поверхность и застыл. Данная версия тоже не далека от истины. Основные залежи находятся в местах вулканической активности.
Базальт – крупные пласты или камни тёмно серого или чёрного цвета, иногда встречаются зелёные образцы, что говорит о его изменении. В разных месторождениях добывают разный по составу, цвету, свойствам камень. Каждый из этих видов применяется в промышленности.
Базальт – горная порода магматического происхождения, это продукт кристаллизации базальтовой магмы.
Структура базальтов различна. Чаще всего её рассматривают как тонкозернистую, реже стекловатую. Иногда встречаются порфированые базальты, в них можно рассмотреть вкрапления других минералов, преимущественно плагиоклаза, авгитома, пироксенов. Размер кристаллов может достигать нескольких сантиметров в длину, а их доля от общей массы может доходить до 25%.
Текстура также различна:
- массивная;
- пористая;
- миндалекаменная.
Пористая структура образуется на поверхности базальтовых лав. Когда после извержения расплав остывал, газы и водные испарения выходили наружу, образовывая пузырьки, которые позже застывали, образуя пористый материал.
Иногда образовавшиеся пустоты заполняются другими минералами: медь, кальций, цеолит, . В результате заполнения пустот формируется миндалекаменный базальт или мандельштейн.
Ещё один подход к классификации – по составу: , графитовый и прочие.
Во время гидротермальных процессов базальты легко изменяются. Одни минералы замещаются другими, что меняет их окраску на синюю или зелёную. Особенно активно процесс идёт на дне морей. При этом изменяется не только состав, внешний вид камня, но и минеральный состав воды. Например, большая часть марганца в океане появилась там именно этим способом. Исследуя морские образцы, можно предположить каков был состав древних вод.
Морские базальты по форме напоминают подушку из-за того что верхние слои, встречаясь с водой, быстро остывают, а последующие потоки вынуждены приподнимать корку, выливаться из-под них, образуя ещё одну подушку.
На суше образования могут иметь столбчатую форму. Это магма, которая некогда застыла в жерле вулкана, но со временем растрескалась по вертикальным плоскостям. Со временем эрозия разрушает стенки вулкана, обнажая породу. Это приводит к появлению огромных скоплений столбов правильной формы. Они больше похожи на рукотворное сооружение, чем на природное образование. Известны случаи, когда эти столбы использовались для строительства зданий.
Наиболее известные месторождения:
- Камчатка и Курилы;
- Окрестности Везувия и Этны;
- Гавайи, которые славятся идеально чёрным базальтом;
- Индия, Гималайский горный хребет. Здесь в процессе движения Индостанской тектонической плиты обнажились древние слои базальтовой породы;
- базальт из Австралии и Канады один из самых древних. Он образовался почти вместе с нашей планетой, за что его ценят учёные.
Применение базальта
Он используется во многих отраслях производства.
Основные свойства, применяемые в промышленности:
- хорошо поглощает шум;
- устойчив к высоким температурам;
- безвреден для здоровья;
- прочный;
- долго держит тепло;
- не электризуется.
Наравне с он считается одним из наиболее прочных материалов. Однако его нельзя считать вечным. Слабая сторона некоторых видов – высокая пористость. Он впитывает влагу, а потом растрескивается из-за повреждения структуры кристаллами льда. Базальт не может противостоять абразивному износу: регулярное трение, ветер, песок разрушат камень. Правда, на это уйдёт много времени.
Основные сферы деятельности, где применяется базальт:
- из него изготавливают сэндвич-панели, настенную или напольную плитку, шумоизолирующее настенное покрытие, также его используют как добавку к бетону;
- архитектура. Идёт на изготовление деталей внутренней, внешней отделки, покрытие садовых дорожек;
- сырьё для производства армированных изделий, что придаёт им прочность;
- идёт на производство огнеупорного волокна;
- защитная посыпка материалов на основе битума;
- добавляется в бетон как пластификатор, ускоритель твердения;
- является сырьём для щебня;
- сырьё для каменного литья;
- пыль из базальта – антикоррозийное покрытие, устойчивое к любым агрессивным средам, в том числе к кислотам.
Этот камень используется не только в переработанном виде, но цельными натуральными плитами, которые идут на отделку зданий. Такое покрытие создаёт тепло-, шумоизоляцию. Также оно хорошо чистится любыми средствами.
Базальт из западноафриканских месторождений считается самым красивым. Это тёмно-зелёная порода с вкраплениями разноцветных кристаллов. Но он не так устойчив к перепадам температур как некоторые разновидности. Например, базальт из Китая и Сибири признан самым прочным. Китайский ещё ценится за дымчато-серый цвет.
Лечебные свойства
Одно примечательных свойств, применяемых в народной медицине – он долго сохраняет тепло. В связи с этим шарики из базальта применяют для проведения массажа.
- расслабляет;
- снимает спазмы и зажимы;
- снимает мышечную и суставную боль;
- укрепляет иммунитет;
- укрепляет сосуды и вены;
- разглаживает целлюлит.
Нервным людям массаж с камнем помогает успокоиться, снять усталость и стресс. При некоторых болезнях можно применять аппликации. Например, для лечения насморка. Но стоит помнить, что не каждую болезнь можно лечить теплом. Воспаления, особенно которые сопровождаются повышенной температурой греть нельзя.
Магические свойства
Базальт почти не применяется для изготовления украшений. Изредка можно встретить бусы или браслеты из полированных шариков. Иногда можно найти фигурки. Всё это, как и любое другое изделие из камня можно применять как талисман. Но его возможности не многочисленны.
- проясняет мысли;
- помогает справиться с волнением и сосредоточиться на работе;
- раскрывает скрытые возможности и резервы;
- помогает найти своё предназначение и место в жизни;
- умиротворяет и приводит душу в гармонию;
- помогает осуществить мечту, направляя в нужную сторону;
- удерживает от совершения дурных поступков;
- даёт силы, чтобы справиться с трудностями.
Базальт – внешне не привлекательный камень. Но он обладает большим потенциалом, поскольку рождён недрами Земли. Он способен раскрыть в человеке скрытый потенциал и направить его на достижение самых смелых планов. Но без помощи человека талисман не будет работать. Только сильная вера и добрая энергетика хозяина сможет активировать возможности камня.
БАЗАЛЬТ (лат. basaltes, basanites, от греч. basanos - пробный камень; по другой версии, от эфиоп. basal - железосодержащий камень * англ. basalt, basaltic rocks; нем. Basalt; франц. basalte; испанс. basalto) - излившаяся кайнотипная , эффузивный аналог . Окраска базальта тёмная до чёрной. Состоит главным образом из основного , моноклинного , и акцессорных минералов - , и др. Структуры базальта - интерсертальная, афировая, реже гиалопилитовая, текстуры - массивная либо пористая, миндалекаменная. B зависимости от крупности зерна различают: наиболее крупнозернистый - , мелкозернистый - анамезит, тонкозернистый - собственно базальт. Палеотипные аналоги базальта - .
Химический состав базальта
Средний химический состав базальта по P. Дэли (%): SiO 2 - 49,06; TiO 2 - 1,36; Аl 2 O 3 - 15,70; Fe 2 O 3 - 5,38; FeO - 6,37; MgO - 6,17; CaO - 8,95; Na 2 O - 3,11; K 2 O - 1,52; MnO - 0,31; P2O5 - 0,45; H 2 O - 1,62. Cодержание SiO 2 в базальте колеблется от 44 до 53,5%. По химическому и минеральному составу выделяют оливиновые ненасыщенные кремнезёмом (SiO 2 около 45%) базальты и безоливиновые или c незначительным содержанием оливина слабо пресыщенные кремнезёмом (SiO 2 около 50%) толеитовые базальты.
Физические свойства базальта
Физико-механические свойства базальта весьма различны, что объясняется разной пористостью. Базальтовые магмы, обладая низкой вязкостью, легко подвижны и характеризуются разнообразием форм залегания ( , потоки, пластовые залежи). Для базальта характерна столбчатая, реже шаровидная отдельность. Оливиновые базальты известны на дне океанов, океанических островах (Гавайи) и широко развиты в складчатых поясах. Толеитовые базальты занимают обширные площади на ( формации Сибири, ). C породами трапповой формации связаны месторождения руд , (Сибирь). B миндалекаменных базальтовых порфиритах района Верхнего озера в известно месторождение .
Плотность базальта
Базальта 2520-2970 кг/м³. Коэффициент пористости 0,6-19%, водопоглощение 0,15-10,2%, сопротивление сжатию 60-400 Мпа, истираемость 1-20 кг/м², температура плавления 1100-1250°C, иногда до 1450°C, удельная теплоёмкость 0,84 Дж/кг.К при 0°C, модуль Юнга (6,2-11,3).10 4 Мпa, модуль сдвига (2,75-3,46).10 4 Мпa, коэффициент Пуассона 0,20-0,25. Высокая прочность базальта и относительно низкая температура плавления обусловили применение его в качестве строительного камня и сырья для Каменного литья и минеральной ваты.
Применение базальта
Применение базальта - базальт широко используется для получения , дорожного (бортового и брусчатки) и облицовочного камней, кислотоупорного и щелочестойкого материала. Требования промышленности к качеству базальта как сырью для щебня такие же, как и к другим изверженным породам. Для производства минеральной ваты базальт используется обычно в шихтовке. Установлено, что температура плавления сырья не должна превышать 1500°C, a химический состав расплава регламентируется следующими пределами (%): SiO 2 - 34-45, Al 2 O 3 - 12-18, FeO до 10, CaO - 22-30, MgO - 8-14, MnO - 1-3. Камнелитейные материалы из базальта обладают большой химической стойкостью, и сопротивлением к истиранию, высокой диэлектричностью и используются в виде плит для полов и облицовки, футеровки трубопроводов, циклонов, a также в качестве различных изоляторов.
B на щебень разведано 50 c промышленными запасами 40 млн. м³. Два месторождения базальта c промышленными запасами 6,5 млн. м³ разведаны на облицовочный камень ( , ). Годовая добыча базальта свыше 3 млн. м³. B CCCP месторождения базальта сосредоточены в основном в Армении, Восточной Сибири и на Дальнем Востоке. Базальтовые покровы в восточных районах США образуют крупные месторождения в штатах Нью-Йорк, Нью-Джерси, Пенсильвания, Коннектикут (самые крупные и камнедробильные заводы).
