Общие сведения, свойства и характеристики натурального камня:
С давних времён природный камень служил основным строительным материалом с давних времён , еще первобытному
человеку он помогалсохранять тепло и добывать пищу.
Большинство древних построек сохранившихся до наших дней : храмы, дворцы,
крепости, мосты, акведуки, ритуальные сооружения возводились из природного камня и поражают современного человека,
как удивительные "Чудеса Света". Что позволят сделать вывод о долговечности и красоте натурального камня.
Во многих странах таких как: Египте, Мексике, Греции, Италии, Китае, Камбодже, Индии сохранилось большое количество
выдающихся памятников каменного зодчества, являющихся архитектурно-строительной составляющей древнейших
цивилизаций,существовавших на Земле тысячи лет назад.
Каменные природные материалы очень прочны, долговечны, огнестойки, изготовлены самой природой под воздействием
перепадов температур и огромным давлением.
В наше время природные плотные каменные материалы используются для возведения стен, арок, куполов, колонн и других
конструкций, но так как процесс строительства из натурального камня трудоёмки и требует немалых затрат, доступен
не всем слоям населения.
Но из-за положительных эксплуатационных и эстетических качеств камень широко применяться для облицовочных работ,
устройства полов, дорожных покрытий, постройка крыш из натурального сланца, берего -укрепление , при помощи
габионов и пергонов, ну и конечно же в ландшафтном дизайне.
Природный камень незаменим в конструкциях стен жилых и общественных зданий в виде стеновых камней и блоков.
Отходы горнодобывающей и камнеобрабатывающей промышленности(бут и пыль каменную) используются в качестве
заполнителя для бетонов, изготовления других искусственных каменных изделий и строительных смесей.
Обработка натурального кммня:
По виду обработки природные каменные материалы делят на следующие основные виды:
- грубо обработанные (бутовый камень, валунный камень, галька речная, гравий и песок);
- изделия и профилированные детали из натурального камня;
- штучный камень и блоки правильной формы (для кладки подпорных стен и в ланшафте);
- плиты с различно обработанной поверхностью (плитка облицовочная для стен и брусчатка);
- профилированные детали (ступени, подоконники, пояски, наличники, капители колонн и т.п.);
- изделия для дорожного строительства (бортовой камень и бут для отсыпки).
По способу изготовления природные каменные материалы и изделия можно разделить на:
- пиленые (стеновые камни и блоки, облицовочные плиты и плиты для пола);
- колотые и рваный (бортовые камни, камни тесаные, брусчатка, шашка для мощения и др.).
Используя ударный и абразивный способ обработки, природному камню придают ту или иную фактуру - различный
характер поверхности и фракцию.
Ударная обработка заключается в обкалывании поверхности камня с помощью камне - тесаного инструмента со сменными
наконечниками: для колки пользуются широким долотом - скарпелью, скалывание неровностей производят спицей -
остроконечным долотом, для чистой обработки лицевой поверхности применяют бурчарду со средней или мелкой насечкой,
для придания камню шероховатости.
Ударная обработка дает возможность получить следующие фактуры: фактуру скалы с буграми и впадинами (Рваный камень),
как при естественном расколе породы; рифленую с правильным чередованием гребней и впадин глубиной до 2 мм;
бороздчатую - с параллельными прерывистыми бороздками глубиной 0,5-1 мм; точечную - шероховатую с точечными
углублениями 0,5-2 мм.
Виды фактур натурального камня:
а) Бугристая фактура скалы;
б) Точечная;
в) Бороздчатая;
г) Рифленая.
Абразивная обработка камня включает: распиливание, полировку, шлифовку и фрезерование.
Выпиливание штучных стеновых камней и блоков из пористых пород производят камнерезными машинами в карьерах, после
специальной подготовки места производства работ.
Режущими элементами машин являются дисковые пилы или алмазные канаты.
Быстровращающиеся стальные диски
имеют на ободе резцы, армированные твердыми сплавами или алмазами.
Распиливание блоков из мрамора, известняка и других пород ведут при помощи рамных пил, армированных
твердосплавнымивставками или снабженных алмазными резцами.
Кроме того, алмазные резцы позволяют значительно увеличить выход готовой продукции и с экономить на затраченных
силах.
Ширина пропила сокращается примерно в 3 раза, а расход сырья - на 12-18%.
К тому же обеспечивается высокая чистота поверхности резания.
Шлифовку и полировку производят на шлифовально-полировальных станках с вращающими дисками, которые перемещают
по поверхности изделия.
Шлифуют с применением зернового абразива: корунда, карбокорунда или мелких пылевидных алмазов, применение которых,
как и при распиливании, увеличивает производительность оборудования. После шлифовки камень имеет гладкую матовую
поверхность.
Абразивная обработка натурального камня классифицируется на :
- пиленую - с тонкими штрихами и бороздками глубиной до 2 мм;
- шлифованную - равномерно шероховатую с глубиной рельефа до 0,05 мм;
- лощеную - гладкую бархатисто-матовую с выявленным рисунком камня;
- зеркальную - гладкую с зеркальным блеском.
В некоторых случаях с помощью термической обработки оплавляется поверхностный слой камня, что позволяет получить
своеобразную "глазурованную" фактуру и изменить естественный цвет породы.
Классификация природных каменных изделий:
По показателям плотности природные камни делятся на легкие и тяжелые. Легкие камни плотностью не более 1,8 г/см
имеют пористое строение (вулканический туф, пемза, известняк-ракушечник) и поэтому применяются преимущественно в
виде штучного камня и блоков для стен зданий и щебня для легких бетонов.
Тяжелые камни плотностью более 1,8 г/см (из гранита, сиенита, диорита и т.п.) служат облицовкой и используются в
виде плит пола, материалов и изделий для гидротехнического и дорожного строительства , применяются в ландшафтном
дизайне.
Прочность:
По пределу прочности при сжатии образцов в воздушно-сухом состоянии природные каменные материалы делят
на марки (МПа): 0,4; 0,7; 1,5; 2,5; 3,5; 7,5; 10; 12,5; 15; 20; 30; 40; 50; 60; 80 и 100. Марки с 0,4 до 20
свойственны легким камням различной пористости.
Морозостойкость:
По числу циклов попеременного замораживания и оттаивания, выдержанных образцами в условиях стандартного
испытания, природные каменные материалы разделяют на марки по морозостойкости: 10; 15; 35; 100; 150; 200;300;500.
Свежедобытые известняки, доломиты, песчаники, туфы легко разрушаются от мороза вследствие того, что их поры
заполнены "горной влагой" и коэффициент насыщения пор водой близок к 1.
После естественной просушки они оказываются достаточно морозостойкими и более прочными.
Водостойкость:
Коэффициент размягчения камня, применяемого для гидротехнических сооружений и фундаментов, должен быть не менее
0,8, для наружных стен зданий - не менее 0,6.
Истираемость и износ:
Эти свойства природного каменного материала имеют важное значение при устройстве дорожных покрытий, полов,
лестниц и т.п.
Мелкокристаллические материалы при истирании становятся слишком скользкими, поэтому для лестниц, полов и дорожных
покрытий следует применять средне - зернистые материалы, которые при истирании остаются немного шероховатыми.
Огнестойкость зависит от минерального состава камня.
Некоторые материалы при повышенной температуре разлагаются (гипс при 100 °С, известняк при 900 °С), другие
(например, гранит, порфиры) растрескиваются при пожаре вследствие различного теплового расширения составляющих
их минералов.
В зависимости от назначения и условий применения природные каменные материалы оценивают также по твердости,
стойкости химическому воздействию внешней среды и т.п.
Характеристика и применение природных каменных изделий:
Грубообработанные каменные изделия:
Бутовый камень (бут)
- куски камня неправильной формы, размером от 10 до 30 см.
Бутовый камень может быть рваный (неправильной формы) и постелистый.
Для получения рваного бута и щебня разработку пород натурального камня осуществляют преимущественно взрывным
способом.
Плитняковый бут получают из пород пластового залегания.
Крупные куски такой породы, ограниченные трещинами, отделяют при помощи экскаватора с последующей развалкой
кусков до требуемых размеров камнекольным инструментом, при помощи специально обученных рабочих.
Бутовый камень получают разработкой местных осадочных и изверженных пород, отвечающих проектным требованиям в
отношении прочности, морозостойкости, водостойкости.
Бут из осадочных пород (известняков, доломитов, песчаников) не должен содержать примесей глины, рыхлых прослоек
и включений пирита.
Из бута возводят плотины и другие гидротехнические сооружения, его применяют для подпорных стенок, кладки
фундаментов и стен неотапливаемых зданий. Большое количество бутового камня перерабатывается в щебень.
Щебень - куски дроблёного камня размером 5-70 мм (для гидротехнического строительства до 150 мм). Получают его
дроблением бутового камня. Для обеспечения нужного зернового состава щебня процесс дробления осуществляют в
несколько стадий. Встречается и природный щебень, называемый дресвой.
Щебень гравий и песок используют в качестве заполнителей для бетонов. Предприятия-поставщики на эти материалы
должны выдавать сертификат радиационно-гигиенической оценки о содержании естественных радионуклидов.
Гравий - состоит из окатанных зерен тех же размеров, что и у щебня. Его получают просеиванием рыхлых осадочных
пород, в необходимых случаях применяют промывку для удаления вредных примесей (глины, пыли).
Песок представляет из себя "крошки" различных минералов (кварца, полевого шпата, слюды и др.) с размерами
0,16-5 мм.
Камни, плиты и глыбы:
Стеновые камни получают из туфов и пористых известняков путем выпиливания механизированным способом из массива
горнойпороды или распиловки блоков-заготовок. Камни применяют для кладки наружных и внутренних стен и
перегородок.
Основные размеры стеновых камней: 390x190x188; 490x240x188; 390x190x288 мм. Каждый такой камень заменяет в кладке
8-12 кирпичей.
Целесообразно изготовлять и применять стеновые блоки объемом не менее 0,1 м из туфа, известняка, доломита,
песчаника или пористого андезита.
Укрупнение камней уменьшает затраты труда, позволяет перейти к индустриальным методам строительства.
Стены из мелкопористого натурального камня не требуют наружной штукатурки или последующей декоративной облицовки.
Цокольные плиты, а также детали карнизов, поясков и других выступающих частей сооружений изготовляют из стойких
пород.
Эти изделия не должны иметь волосных трещин, им придается такая форма, чтобы на них не задерживалась вода от
дождя и тающего снега.
Плиты для полов и каменных ступеней
внутренних лестниц должны иметь высокие износостойкость и
декоративные свойства, соответствующие архитектуре интерьера.
Бортовые камни
отделяющие проезжую часть дороги от тротуара, изготовляют из плотных изверженных пород
(гранита, диабаза и т.п.), отличающихся высокой морозо- и износостойкостью и прочностью.
Бортовые камни бывают прямые и лекальные, высокие - до 40 см и низкие - до 30 см. Эти камни применяют вместо
бетонных при соответствующем технико-экономическом обосновании.
Брусчатка для мощения дорог
имеет форму бруска, слегка суживающегося книзу. Брусчатку изготовляют
механизированным способом из однородных мелко- и среднезернистых пород (диабаза и др.). Из таких пород
изготовляютшашку для мозаиковой мостовой (приближающуюся по форме к кубу) и шашку для мощения
(в виде усеченной пирамиды).
Тротуарные плиты изготовляют из различных пород натурального камня. Они имеют форму прямоугольной или квадратной
плиты состороной 20-80 см с ровной поверхностью, толщиной не менее 4 см и не более 15 см.
Кислотоупорные породы натурального камня:
Некоторые магматические и метаморфические (кварциты) горные породы используют для футеровки разнообразных
установок и аппаратов, подвергающихсядействию кислот, щелочей, солей и агрессивных газов, а также испытывающих
влияние высоких и резко меняющихся температур и давлений.
Кислотоупорные породы идут на изготовление тесаных плит, кирпичей, брусков и фасонных изделий, а в дробленном и
размолотом виде служат в качестве заполнителей и наполнителей в кислотоупорном бетоне, являются составными
частями кислотоупорных цементов.
В соответствии с назначением применяемые горные породы должны удовлетворять определенным требованиям, а именно:
быть кислотоупорными, т.е. хорошо сопротивляться воздействию различных кислот и других реагентов; это свойство
оценивается по растворимости порошка породы в концентрированных кислотах (соляной, серной) при нагревании; иметь
высокую огнеупорность; обладать достаточным сопротивлением сжатию и изгибу, а также вязкостью; выдерживать резкие
колебания температур.
Из изверженных горных пород кислотоупорными являются главным образом кислые мелкокристаллические, к которым
относятся бештаунит, андезиты, граниты и некоторые туфы, а из метаморфических - кварциты.
Предохранение натурального камня от разрушения:
Основные причины разрушения природных каменных материалов в сооружениях: замерзание воды в порах и трещинах,
вызывающие внутренние напряжения; частое изменение температуры и влажности, вызывающее появление в материале
микротрещин; растворяющее действие воды и понижение прочности при водонасыщении; химическая коррозия,
происходящая под действием газов, содержащихся в атмосфере (SO, СО и др.), и веществ, растворенных в грунтовой
или морской воде.
Конструктивную защиту открытых частей сооружений (цоколей, карнизов, поясков, столбов, парапетов) сводят к
приданию им такой формы, которая облегчает отвод воды. Этому же способствует гладкая полированная поверхность
облицовки и профилированных деталей.
Стойкость пористых каменных материалов, которые не полируются, повышают путем пропитки поверхностного слоя
уплотняющими составами и нанесения на лицевую поверхность гидрофобизующих (водоотталкивающих) составов.
Кремнефторизацию (или флюатирование) применяют для повышения стойкости наружной облицовки и других материалов,
полученных из карбонатных пород.
При пропитывании известняка раствором флюата происходит химическая реакция:
2СаСО + МgSiF = 2СаF + МgF + SiO + 2 СO
Полученные нерастворимые в воде вещества СаF, МgF и SiO отлагаются в порах и уплотняют лицевой слой камня.
В результате этого уменьшается его водопоглощение и возрастает морозостойкость; облицовка из камня меньше
загрязняется пылью.
Некарбонатные пористые каменные материалы предварительно обрабатывают водными растворами кальциевых солей
(например, СаСl), а после этого пропитывают флюатами.
Гидрофобизация, т.е. пропитка гидрофобными составами (например, кремнийорганическими жидкостями), понижает
проникновение влаги в пористый камень, в частности, при капиллярном подсосе.
Применяют для защиты камня от коррозии пленкообразующие полимерные материалы - прозрачные и окрашенные.
Также поверхность натурального камня пропитывают мономером с последующей его полимеризацией.
Информация на данной странице сайта разработана в сотрудничестве со специалистами Новосибирского института
геологии и оперяется на данные с различных геологических справочников.
