Effetto delle variazioni mineralogiche sul fisico

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 10320 (2023) Citare questo articolo

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Il presente studio mira a spiegare i dettagli geochimici e mineralogici dei tipi di rocce granitiche nell'area di Gabal EL-Faliq, deserto sud-orientale dell'Egitto, in relazione all'ingegneria geotecnica e alla loro idoneità come pietre dimensionali. L'obiettivo della presente ricerca è stato raggiunto attraverso due fasi; il primo passo ha coinvolto studi geologici come le indagini petrografiche, geochimiche e mineralogiche. La seconda e applicabile fase prevedeva la valutazione geotecnica delle rocce studiate misurando le loro proprietà ingegneristiche come le proprietà di espansione fisica, meccanica e termica. L'indagine petrografica ha rivelato che le rocce granitiche studiate sono suddivise in due classi principali: (1) graniti gneissosi (Biotite-Perthite) di granulometria da media a fine e (2) graniti alcali-feldspati di granulometria da grossolana a media. Dal punto di vista mineralogico, le rocce studiate sono composte principalmente da albite, ortoclasio e quarzo in proporzioni variabili, insieme ad alcuni minerali accessori come apatite e rutilo oltre ad alcune quantità minori di minerali del gruppo del ferro come ematite e ilmenite. Le proprietà ingegneristiche hanno mostrato che i valori massimi di assorbimento d'acqua e di porosità apparente sono rispettivamente 0,34% e 0,77%, mentre la densità apparente minima è 2604,03 kg/m3. La resistenza a compressione varia da 999,68 a 2469,10 kg/cm2, mentre la resistenza all'abrasione varia da 29,67 a 54,64 Ha. L'aumento del contenuto di albite ha portato ad un aumento dell'assorbimento d'acqua mentre una diminuzione della densità apparente e della resistenza alla compressione. L'aumento della dimensione del grano ha portato ad un aumento della porosità apparente e ad una diminuzione delle proprietà meccaniche. Una grande variazione nel coefficiente di espansione e nella variazione di lunghezza si verifica in caso di cambiamenti di temperatura, composizione minerale e proprietà fisiche. L'aumento delle temperature di riscaldamento ha causato un aumento insignificante della dilatazione termica lineare con un valore massimo dello 0,0385% a 100 °C. Questi risultati hanno indicato l'idoneità dei graniti studiati come pietre dimensionali per l'uso in scopi decorativi interni ed esterni (rivestimento/pavimentazione) in condizioni di temperatura variabile.

Le pietre dimensionali sono qualsiasi tipo di pietra naturale o prodotto roccioso, esclusi tutti i materiali artificiali che simulano la pietra, che possono essere tagliati per ottenere elementi aventi forme geometriche o dimensioni ben determinate e soddisfare i normali requisiti di lucidabilità, colore, consistenza e superficie finiture da utilizzare come materiali da costruzione e ornamentali come rivestimenti di edifici, pavimentazioni in pietra, cordoli, monumenti e memoriali e altri prodotti industriali1,2,3,4,5. Pertanto, la classificazione delle pietre naturali come pietre dimensionali è governata dal loro aspetto e dalle loro dimensioni che sono i due criteri principali. Inoltre, le pietre dimensionali dovrebbero soddisfare la robustezza, la lucidabilità e la resistenza agli agenti atmosferici fisici e chimici6.

Le rocce ignee, metamorfiche e sedimentarie sono le tre principali categorie di pietre naturali in base all'origine e sono ampiamente utilizzate in tutto il mondo in molte applicazioni come pietre dimensionali per la grande varietà del loro aspetto oltre alla loro elevata compattezza e durabilità che ne consentivano l'impiego in pavimentazioni, rivestimenti, pavimentazioni, monumenti funebri e statue7. Le pietre naturali sono il materiale più ampiamente applicato nelle costruzioni del patrimonio antico come piramidi, castelli e palazzi. L'utilizzo delle pietre dimensionali nelle costruzioni tradizionali è strettamente correlato alla distribuzione delle rocce affioranti8.

Secondo (ASTM C119)1, le pietre dimensionali sono state classificate in diversi gruppi tra cui gruppi di granito, calcare, marmo, a base di quarzo (quarzite) e ardesia oltre ad altre pietre dimensionali come alabastro e serpentino. Tuttavia, i due gruppi più comuni di pietre di dimensione naturale sono i gruppi di materiali marmorei o calcarei e i gruppi di materiali granitici o silicei oltre ad altri tipi di pietre come quarzite e ardesia3,4. Il primo gruppo (marmo) comprende tutta la classe delle rocce carbonatiche, composte normalmente da calcite e dolomite e capaci di sopportare segabilità e lucidatura, fuori dai limiti della mera caratterizzazione litologica3,9. La sua composizione varia da pietre di puro carbonato a quelle contenenti pochissimo carbonato classificate commercialmente come marmoree (marmo serpentino)1. Il secondo gruppo comune (graniti) comprende, in una definizione commerciale, l'insieme delle rocce eruttive o ignee aventi struttura granulare e composizione poliminerale, indipendentemente dal contenuto di quarzo3.