Природными каменными материалами называют строительные материалы и изделия, получаемые из горных пород методами механической обработки (дроблением, раскалыванием, распиливанием). В результате такой обработки природные каменные материалы почти полностью сохраняют физико-механические свойства горной породы, из которой они были получены.
Горная порода - скопление минералов более или менее постоянного состава и свойств. Горные породы могут состоять из одного или нескольких минералов.
Минерал - природное химическое соединение, однородное по составу, строению и физическим свойствам, образовавшееся в результате различных физико-химических процессов, происходящих в земной коре.
По происхождению различают магматические (изверженные), осадочные и метаморфические (измененные) горные породы.
Магматические породы образовались в результате остывания и кристаллизации магмы - расплавленной массы преимущественно силикатного состава, образующейся в глубинах земной коры. В зависимости от условий остывания магмы изверженные горные породы делятся на глубинные - интрузивные (гранит, диорит, габбро, лабрадорит) и излившиеся - эффузивные (порфиры, диабаз, базальт).
Осадочные породы образовались в результате разрушения (выветривания) горных пород под воздействием внешних условий или в результате осаждения веществ из какой-либо среды. По характеру образования и составу осадочные горные породы делят на обломочные - механические отложения (пески, гравий, песчаник), глинистые, хемо и органогенные (доломит, гипс, магнезит, известняк, мел, диатомит, трепел).
Метаморфические породы (гнейсы, мрамор, кварцит, глинистые сланцы) образовались в толще земной коры в результате видоизменения осадочных или магматических пород под действием температур, давления и др.
Трудоемкость обработки природного камня и качество изделий, получаемых из него, зависят от минералогического состава, строения (структура, текстура, порис- стость, трещиноватость, обрабатываемость, абразивность, анизотропность) и физико-механических свойств породы.
Структура горной породы характеризуется особенностями строения, обусловленными размерами, формой и соотношением образующих ее минералов. Структуры бывают полнокристаллические, неполнокристаллические, полукристаллические и стекловатые. Структура в значительной степени определяет декоративные качества горной породы.
Текстурой горной породы называют относительное расположение и распределение в иен породообразующих минералов. Текстуры бывают массивные, линейно-параллельные, полосчатые, слоистые, пористые.
Пористость горной породы определяют отношением объема пустот к объему горной массы. Наименьшей пористостью обладают изверженные породы. Так, пористость гранитов составляет 1,2%, диабазов и габбро - 1%, кварцитов - 0,8%. Пористость осадочных горных пород достигает 20-25%.
Горные породы делят на три основные группы: первичные, вторичные и метаморфические.
Первичные (изверженные) горные породы образовались путем остывания расплавленной магмы. К ним относятся гранит, сиенит, диорит, лабрадорит, габбро, базальт, диабаз. Эти материалы имеют плотную структуру, большой вес, высокие механическую прочность и теплопроводность. Пористая разновидность изверженных пород - вулканический туф - при небольшой плотности (1000-1500 кг/м3) обладает значительной механической прочностью и хорошими теплоизоляционными свойствами. Перечисленные каменные материалы применяют для приготовления щебня, кладки фундаментов зданий, облицовки стен и пола, изготовления лестничных ступеней.
Вторичные горные породы образовались от воздействия на первичные породы воды, льда, переменной температуры, газов (обломочные и рыхлые породы), а также в результате осаждения на дне водоемов раковин и панцирей простейших организмов (осадочные породы).
При разрушении первичных пород образуются гравий и песок, которые служат сырьем для изготовления бетонов и растворов. К осадочным породам относятся гипс, доломит, известковые туфы.
Известняки применяют как сырье для изготовления вяжущих, а также в качестве стенового и облицовочного материала.
Метаморфические горные породы - мрамор, гнейсы, кварциты - получились в результате воздействия на них различных внешних факторов. Например, мрамор является известняком, получившим вследствие давления и высокой температуры кристаллическое плотное строение. Метаморфические породы используют для облицовки стен зданий, настилки полов в торговых залах крупных торговых предприятий.
Добыча природного камня осуществляется в коренных (например, граниты, песчаники, известняки и др.) или рыхлых (гравий, пески, глины) месторождениях, называемых карьерами. В зависимости от условий залегания, качества и запасов горных пород, географического положения различают: промышленные карьеры с большими запасами качественного природного сырья сроком действия более 10 лет. Они не связаны со строительными объектами, хорошо оснащены оборудованием и подъездными путями; притрассовые местного значения карьеры, расположенные в районе строительства объектов со сроком действия менее 10 лет и более высокой себестоимостью продукции по сравнению с промышленными.
В зависимости от условий залегания разработка пород может производиться открытым способом, в карьерах, реже подземным (например, разработка органогенных известняков в штольнях) или подводным, при неглубоком залегании пород от поверхности воды в реке, озере. Для открытой разработки наиболее удобны горизонтально или полого залегающие пласты природного камня, которые могут находиться выше или ниже дневной поверхности или быть на одном уровне с нею. Наиболее "экономичной считается разработка выходов пород (обнажений) на склонах с небольшим объемом вскрышных работ, сравнительно легким перемещением добытой породы вниз по склону и отсутствием необходимости отвода атмосферных и грунтовых вод от фронта разработки. При разработке пород учитываются также их прочность и трещиноватость, на основании которых определяется способ отделения породы от массива. Например, механическим способом (экскаваторами) разрабатываются осадочные породы, разбитые трещинами на небольшие отдельности; отделение глыб слоистых, трещиноватых, столбчатых пород производится также механическими средствами - клиньями, лопатами; слабые мягкие породы (ракушечники, известковые туфы) добывают путем распиловки их толщ камнерезными машинами на блоки определенных размеров и формы. Массивные магматические породы разрабатываются с применением взрывчатых веществ с предварительным пробуриванием скважин (шпуров, бурок) по рядам с последующим заложением в них взрывчатых веществ и тщательной заделкой каждой скважины. Буровзрывным способом можно получать монолиты больших размеров, а также рваный камень (бут) и щебень в массовом количестве.
Используются способы распиливания твердых пород (гранитов, мраморов и др.) с помощью механических дисковых пил, армированных пластинками твердых сплавов или абразивными порошками. Вместо дисковых пил применяют баровые машины с цепными пилами, снабженными алмазными или победитовыми режущими насадками, а для отделения блоков пород от массива применяют машины с канатными пилами, при которых в качестве абразива используется кварцевый песок с водой. Вода при этом способствует образованию в массиве микротрещин по принципу «клина». В последние годы находит применение термогазоструйный аппарат для разработки массивов кварцесодержащих пород типа гранитов на блоки и другие штучные изделия. Работа аппарата основана на термическом воздействии горячей струи (свыше 2500°С) на породу, которая получается при сгорании керосина в кислороде и выбрасывается из сопла камеры. При такой высокой температуре возникают огромные внутренние напряжения, вызывающие резкие структурные деформации, сопровождаемые механическим раздроблением породы.
Природный камень, доставленный из карьеров, подвергается дальнейшей обработке, распиливанию и отделке для получения различных видов поверхности: грубой или сравнительно гладкой, в частности с применением шлифования и полировки. В процессе обработки используются пневматические инструменты и станки, с помощью которых получают необходимую фактуру (вид поверхности) : бугристую, рифленую, бороздчатую и др.
Для получения щебня, каменной крошки, дробленого песка и минерального порошка породы после их добычи из месторождений подвергают дроблению и измельчению в камнедробилках, камне-крошилках с последующими операциями по фракционированию, обогащению, промывке и пр. Для получения крупно-, средне - и мелкозернистых минеральных материалов направляются отходы, получаемые в карьерах или на камнедробильных заводах и установках. Особенно ценными отходами являются побочные продукты при распиловке и разделке природного декоративного камня (мраморов, гранита, кварцита и др.); применяя цементы, из них вырабатывают крупные блоки, декоративные плиты.
Прочность камня зависит от его строения и сил межзерновых связей слагающих его минералов. Так, прочность при сжатии у мелкозернистых горных пород выше, чем у крупнозернистых. Прочность при растяжении горных пород невысока и порой в 6-10 раз меньше прочности при сжатии.
К атегория: Облицовка камнем
Природные каменные материалы
Материалы и изделия, добываемые и изготовляемые горных пород методами механической обработки, назыаются природными каменными материалами. Примерами таких материалов могут служить облицовочные плиты из граиита, мрамора, известняка, а также щебень.
Горные породы - это значительные по объему скопления минералов в земной коре, имеющие более или менее постоянный состав.
Минералами называют продукты природных реакций, обладающие определенным химическим составом и характерными физическими свойствами.
Минералы, участвующие в образовании горной породы, называют породообразующими для данной породы. В зависимости от условий образования горные породы делятся на изверженные (первичные), осадочные (вторичные) и метаморфические (видоизмененные).
Трудоемкость обработки природного камня и качество изделий, получаемых из него, зависят от минералогического состава, строения (структура, текстура, порис- стость, трещиноватость, обрабатываемость, абразивность, анизотропность) и физико-механических свойств породы.
Структура горной породы характеризуется особенностями строения, обусловленными размерами, формой и соотношением образующих ее минералов. Структуры бывают полнокристаллические, неполнокристаллические, полукристаллические и стекловатые. Структура в значительной степени определяет декоративные качества горной породы.
Текстурой горной породы называют относительное расположение и распределение в иен породообразующих минералов. Текстуры бывают массивные, линейно-параллельные, полосчатые, слоистые, пористые.
Пористость горной породы определяют отношением объема пустот к объему горной массы. Наименьшей пористостью обладают изверженные породы. Так, пористость гранитов составляет 1,2%, диабазов и габбро - 1%, кварцитов - 0,8%. Пористость осадочных горных пород достигает 20-25%.
Трещиноватость - наличие трещин в горной породе, Это характерное свойство всех без исключения горных пород. Трещиноватость бывает открытая, закрытая, сомкнутая и скрытая. При обработке камня учитывают разновидность трещиноватости и ложную слоистость камня, т. е. способность породы раскалываться по параллельным плоскостям.
Обрабатываемость - это способность горной породы принимать заданную форму и фактуру лицевой поверхности при воздействии различными инструментами.
Абразивноеть горной породы характеризуется изнашиваемостью камнеобрабатывающего инструмента в процессе трения. Она зависит от содержания в породе природных абразивных минералов (кварц, полевые шпаты, кремень, корунд, гранат). Крупнозернистые породы с остроугольными зернами обладают более высокой аб- разивностью, чем мелкозернистые с окатанной формой зерен.
Анизотропность - это способность горных пород (особенно гранитов) более легко раскалываться по определенным направлениям. Анизотропность в большой степени проявляется в слюдах, содержащихся в гранитах.
Анизотропность породы учитывают при определении расстояния между гнездами для клиньев при раскалывании блоков.
Природные каменные материалы. Их получают из горных пород. Они обладают высокой атмосферостойкостью, прочностью и красивой окраской.
Горные породы делят на три основные группы: первичные, вторичные и метаморфические.
Первичные (изверженные) горные породы образовались путем остывания расплавленной магмы. К ним относятся гранит, сиенит, диорит, лабрадорит, габбро, базальт, диабаз. Эти материалы имеют плотную структуру, большой вес, высокие механическую прочность и теплопроводность. Пористая разновидность изверженных пород - вулканический туф - при небольшой плотности (1000-1500 кг/м3) обладает значительной механической прочностью и хорошими теплоизоляционными свойствами. Перечисленные каменные материалы применяют для приготовления щебня, кладки фундаментов зданий, облицовки стен и пола, изготовления лестничных ступеней.
Вторичные горные породы образовались от воздействия на первичные породы воды, льда, переменной температуры, газов (обломочные и рыхлые породы), а также в результате осаждения на дне водоемов раковин и панцирей простейших организмов (осадочные породы).
При разрушении первичных пород образуются гравий и песок, которые служат сырьем для изготовления бетонов и растворов. К осадочным породам относятся гипс, доломит, известковые туфы.
Известняки применяют как сырье для изготовления вяжущих, а также в качестве стенового и облицовочного материала.
Метаморфические горные породы - мрамор, гнейсы, кварциты - получились в результате воздействия на них различных внешних факторов. Например, мрамор является известняком, получившим вследствие давления и высокой температуры кристаллическое плотное строение. Метаморфические породы используют для облицовки стен зданий, настилки полов в торговых залах крупных торговых предприятий.
Облицовочные плиты и камни изготовляют распиливанием или раскалыванием блоков природного камня с последующей механической обработкой. Горные породы, применяемые для изготовления облицовочных плит, должны иметь предел прочности на сжатие не менее 5 МПа, морозостойкость не менее Мрз 15. Плиты для настилки полов и облицовки стен имеют прямоугольную форму с размером стороны 200… 1000 мм. Плиты больших размеров (до 3 м2) изготовляют из более прочных пород, а меньших размеров (до 1 м2) - из менее прочных. Облицовочным плитам придают разнообразную фактуру лицевой поверхности - зеркальную, шлифованную, пиленую, точечную, бороздчатую, рифленую. Высокая долговечность облицовки из каменных плит требует в 5…8 раз меньше затрат на эксплуатацию, чем отделка цветными растворами или силикатными и известковыми красками. Особенно экономически эффективно применение гранита, мрамора, известняка, туфа в районах, где ведется добыча этих горных пород.
Минеральные вяжущие вещества. Их получают путем обжига в печах из природных каменных материалов (гипса, ангидрида, доломита, магнезита, известняков). Куски, полученные после обжига, путем помола превращают в порошок. Чем меньше размер зерен после помола (тонкость помола), тем выше активность вяжущего. Порошок при смешивании с водой переходит в жидкое (тестообразное) состояние, затем постепенно отвердевает, превращаясь в камневидное вещество. Процесс твердения вяжущих называется схватыванием. Срок схватывания отсчитывают от момента затворения вяжущего водой.
Вещество должно схватываться только после того, как оно будет уложено в форму. Вяжущие вещества могут затвердевать на воздухе или в воде. Вяжущие, твердеющие на воздухе, называются воздушными, в воде - гидравлическими.
Воздушные вяжущие - воздушная известь, строительный гипс. Известь поступает на строительство негашеной. В таком виде она называется кшелкой. При гашении извести водой она распадается в тонкий белый порошок - пушонку. При затворении пушонки водой получается известковое тесто, которое используют для приготовления кладочных и штукатурных растворов. Строительный гипс получают путем обжига природного гипса с последующим размолом в тонкий порошок. При смешивании гипса с водой образуется гипсовое тесто, которое постепенно густеет и переходит в камневидное состояние. При воздействии влаги прочность затвердевшего гипса значительно снижается, поэтому его применяют для штукатурки внутренних стен, изготовления перегородок, архитектурных деталей.
Гидравлические вяжущие - портландцемент, глиноземистый, известково-пуццолановый и известково-шлако- вый цементы - используют для приготовления бетонов и растворов. В строительстве зданий чаще применяют портландцемент. Его получают путем обжига смеси известняков и глин. После обжига производят помол спекшейся смеси - клинкера - в тонкий порошок. Порошок, затворенный водой, превращается в тесто, схватывается и начинает твердеть. В течение первых семи дней твердость и прочность быстро повышаются, затем замедляются и достигают расчетных значений на 28-е сутки. Нормальное твердение цементного теста происходит при температуре плюс 15 °С во влажной атмосфере. При температуре 0СС и ниже цементное тесто замерзает, и нарастание прочности не происходит. На заводах при изготовлении изделий из бетона искусственно ускоряют его твердение путем подогрева (термической обработки) паром или другими способами. За сутки термообработки достигается 50…70%-ная расчетная прочность бетона. Такое изделие может отпускаться с завода и укладываться в дело. Набор остальных 50 - 30 % прочности завод гарантирует в течение 28 сут после изготовления изделия. Прочность цемента характеризуется его маркой. Марку устанавливают по пределу прочности при изгибе специальных образцов. Образцы выполняют из цементного раствора состава 1: 3 (по массе) и испытывают их через 28 сут после изготовления. Цементная промышленность выпускает портландцемент марок 300, 400, 500 и 600.
Отвердевший портландцемент, находящийся под постоянным воздействием воды (например, в фундаментах здания), оказывается нестойким и разрушается, особенно если омывающие его воды содержат растворенные соли и кислоты. В этих случаях бетон готовят из глиноземистого цемента, известково- пуццоланового портландцемента и шлакопортландцемента.
Транспортируют цемент в специальных железнодорожных вагонах и автомобилях-цементовозах, оборудованных приспособлениями для пневматической погрузки и разгрузки, а также в многослойных бумажных или целлофановых пакетах; хранят в бункерах, силосах или в закрытых помещениях с полом, возвышающимся над землей. При этом следует учитывать, что при хранении даже в самых благоприятных условиях активность цемента снижается через три месяца на 20%, а через год до 40%.
Природными каменными материалами называют материалы и изделия, получаемые механической обработкой (дроблением, раскалыванием, распиливанием) горных пород. Таким образом получают облицовочные плиты, камни и блоки для кладки стен, щебень. Некоторые горные породы (песок, глину, гравий) используют без обработки. Все эти виды строительных материалов называют нерудными.
Благодаря разнообразным свойствам, высокой прочности, долговечности и неограниченным запасам камень с глубокой древности был универсальным строительным материалом. До наших дней сохранились монументальные сооружения из природного камня: египетские пирамиды, греческие и римские храмы, арены и акведуки, соборы Древней Руси.
С появлением искусственных каменных материалов (бетона, керамики) и индустриальных методов возведения зданий и сооружений роль природного камня в строительстве значительно изменилась. В настоящее время природный камень в основном используют в качестве заполнителя в бетонах, как сырье для получения керамики, вяжущих веществ, стекла и др., а также для облицовки зданий и инженерных сооружений, как местный строительный материал для кладки стен.
Природные каменные материалы классифицируют по плотности (тяжелые плотностью более 1800 кг/м3 и легкие плотностью менее 1800 кг/м3); пределу прочности при сжатии (на марки от 4 до 1000, причем легкие каменные материалы имеют марки до 200, а тяжелые - от 100 и выше) и по морозостойкости.
Технические требования к природным каменным материалам и изделиям устанавливаются соответствующими ГОСТами и ТУ в зависимости от назначения материала и условий работы сооружения или конструкции.
По степени обработки различают грубообработанные каменные материалы (песок, гравий, щебень, бутовый камень) и штучные изделия (пиленые штучные камни и блоки для стен, плиты и профильные изделия для наружной и внутренней облицовки зданий и сооружений).
Природные каменные материалы
Горные породы - это природные образования, слагающие разнообразные геологические тела, из которых построена земная кора (литосфера). Они представляют собой закономерные сочетания или механические смеси различных по составу кристаллических минеральных зерен, наряду с которыми могут присутствовать аморфное вещество и органические остатки; к горным породам относятся встречающиеся в земной коре смеси жидких минеральных веществ (неорганических и органических).
По происхождению горные породы делятся на три группы: магматические (эффузивные и интрузивные), осадочные и метаморфические. Магматические горные породы - это породы, образовавшиеся непосредственно из магмы (расплавленной массы преимущественно силикатного состава, образованной в глубинных зонах Земли), в результате её поступления в верхние горизонты Земли, охлаждения и застывания. В зависимости от условий застывания различают интрузивные (глубинные) эффузивные (излившиеся) горные породы.
Осадочные горные породы (ОГП) - горные породы, существующие в термодинамических условиях, характерных для поверхностной части земной коры, и образующиеся в результате переотложения продуктов выветривания и разрушения различных горных пород, химического и механического выпадения осадка из воды, жизнедеятельности организмов или всех трёх процессов одновременно.
Метаморфические горные породы - горные породы, образованные в толще земной коры в результате изменения (метаморфизма) осадочных и магматических горных пород вследствие изменения физико-химических условий. Благодаря движениям земной коры, осадочные горные породы и магматические горные породы подвергаются воздействию высокой температуры, большого давления и различных газовых и водных растворов, при этом они начинают изменяться.
Природный камень - натуральный строительный материал. Натуральным камнем называют все горные породы, используемые в строительстве. Например: мрамор, гранит, туф, сланец, песчаник, известняк и оникс.
Природный камень является одним из древнейших материалов, используемых людьми для строительства домов или облицовки фасадов. Благодаря красоте, прочности и долговечности природный камень является украшением дворцов, храмов, усадеб или обычных домов. Чаще всего натуральные камни используют при облицовке зданий, как изнутри, так и снаружи. Для внутренней облицовки используют специальные мраморные или гранитные обои. Сочетание мозаичных рисунков и узорчатых структур придают внешнему виду красоту и богатство. Также очень популярна облицовка фасадов природным камнем. Во-первых, это привлекательный внешний вид, а во-вторых, это очень экологичный и при этом очень прочный материал. Также природный камень износостоек, морозоустойчив и почти не впитывает влагу. Недостаток этого материала - относительная дороговизна.
История образования
В позднейшие геологические эпохи, когда земная кора достигла уже значительной толщины, магма выливалась на поверхность в незначительных количествах, главным образом при вулканических извержениях. В процессе вулканического извержения магма выбрасывалась в воздух под большим давлением и, остывая, очень быстро пронизывалась расширяющимися газами. Некоторая часть магмы растекалась по поверхности земли тонкими слоями, быстро остывая и насыщаясь газами. В результате получались породы аморфного строения с высокой пористостью в виде скопления рыхлых частиц или в виде сплошных массивов. Такие породы получили название рыхлых вулканических или вулканических сцементированных.
Все первичные или изверженные горные породы глубинные, излившиеся и вулканического происхождения, подвергаясь действию атмосферных явлений (смене температур, влажности, ветру и т. п.), претерпевают процесс выветривания (разрушения). Процесс разрушения затронул и многие минералы, образующие изверженные горные породы. В разрушении первичных горных пород принял участие и органический мир (растительный и животный) и химические процессы. В результате выветривания изверженных горных пород образовались новые горные породы, носящие название вторичных или осадочных. Большая часть верхних слоев земной коры в наше время состоит из осадочных горных пород и они играют большую роль, чем изверженные. Образование осадочных пород шло разными путями. Некоторые из них представляют собою те же изверженные породы, но распавшиеся на части и рассортированные водою по крупности частиц или по их весу. Такие породы называются: обломочные или механические отложения.
Виды природных каменных материалов
Все каменные материалы, используемые в строительстве, можно разделить на две основные группы: 1) материалы, применяемые в исходном виде (без обработки), 2) материалы, пригодные для строительных целей лишь после соответствующей обработки
Мрамор. Название «мрамор» произошло от греческого «мармарос», что значит – блестящий. Эта зернисто-кристаллическая порода появилась в результате перекристаллизации известняка и доломита под воздействием высокой температуры и давления. Но в строительстве словом «мрамор» называют не только этот камень, но и другие породы, похожие на него. Например, мраморовидные известняки и доломиты. В подавляющем большинстве мрамор хорошо поддается обработке любыми инструментами, что позволяет расширить и без того богатый спектр его цветов. Например, полировка усиливает рисунок и цвет мрамора, шлифовка снижает его яркость и четкость, а фактура скалывания абсолютно скрывает рисунок, но значительно осветляет общий фон.
По декоративным свойствам, возможностям обработки и широте применения мрамор делят на белый, серый и цветной. Белый мрамор практически не содержит примесей, поэтому он часто однороден, имеет мелко- и среднезернистую структуру. Этот мрамор легко поддается обработке. Наиболее ценным считается мелкозернистый белый мрамор, который славится теплым тоном и тем, что он просвечивается. Этот камень, также называют статуарным, так как его широко используют в скульптуре. Белый мрамор считается очень капризным, домашним камнем, что связано с его особой структурой: он слабо защищен от образования пятен и пожелтения. Это касается в первую очередь недорогих сортов. Такой мрамор следует с осторожностью применять при облицовке фасадов. Безусловно, его технические характеристики позволяют переживать и лютые морозы, и механические повреждения, однако через некоторое время он может потерять свою красоту и блеск, потускнеть и покрыться желтыми пятнами.
Серый мрамор чаще всего неоднороден имеет слоистую расцветку. Характерный рисунок серого мрамора – «облачный» и «снежно-пейзажный». Этот вид мрамора легко обрабатывается и полируется. Его так же как и белый мрамор используют для наружной и внутренней облицовки. Среди цветного мрамора редкими считаются сине-голубые разновидности. Все они хорошо поддаются полировке. Теплостойкие качества мрамора позволяют применять этот камень для наружной облицовки каминов или помещений, связанных с повышенной температурой. Коэффициент водопоглощения мрамора так же, как у гранита, довольно низкий, поэтому его можно использовать при строительстве бассейнов, ванн и фонтанов.
Граниты. Гранит (от латинского «гранум» – зерно) – самая распространенная горная порода. Имеет ярко выраженную зернисто-кристаллическую структуру и состоит в основном из полевых шпатов, кварца, слюды и других минералов. По величине зерен граниты делятся на мелкозернистые, среднезернистые, крупнозернистые. Цветовая «палитра» гранита чрезвычайно богата. Чаще всего встречается серый гранит разных оттенков – от светлого до темного. Бывает также розовый, оранжевый, красный, голубовато-серый и иногда голубовато-зеленый гранит. Исключительно редки граниты с голубым кварцем. Наиболее ценными в декоративном отношении считаются следующие разновидности гранитов: мелкозернистые светло-серые с голубым оттенком, насыщенно темно-красные и зеленовато-голубые.
Гранит хорошо полируется, сохраняя зеркальный блеск поверхности в течение долгого времени, легко поддается теске, что позволяет создавать различные фактуры. Для создания декоративных эффектов некоторые разновидности гранитов подвергают термической обработке. Светло-серые граниты приобретают после этого нежный сахарно-белый оттенок. Благодаря своим высоким механическим показателям и эксплуатационным свойствам гранит широко применяется в строительстве цокольных конструкций, в облицовке набережных, фасадов зданий, а также пола. Мелкозернистый гранит используют в скульптуре (поскольку его структура позволяет проводить ударную обработку), а крупнозернистый – для возведения монументальных сооружений. Очень часто к гранитам относят сиениты, которые отличаются от гранитов менее выраженной зернистостью и отсутствием кварца (благодаря этому они лучше поддаются обработке). Сиениты темнее гранитов: обычно они имеют серый, темно-серый, серо-голубой, темно-розовый цвета. Применяются в строительстве точно так же, как и граниты.
Туф - легкая, сцементированная, пористая горная порода. Имея высокие декоративные свойства, представляет собой ценный отделочный строительный материал. По способу геологического образования различают основные типы туфов: вулканические, известковые и кремнистые. Известковые и кремнистые туфы образуют, в отличие от вулканических туфов, группу горных пород, объединённых генезисом - отложением карбоната кальция или кремнистого вещества из раствора в местах выхода на земную поверхность минеральных источников. В результате выветривания горных пород воды растворяют химические соединения, образуя раствор, из которого затем происходит вторичное выпадение осадков и образование новых горных пород. Если отложения происходят в результате неорганических химических процессов, образуются «накипи» и туфы. В местах выхода на земную поверхность водных источников падает давление и из раствора удаляется углекислый газ, вследствие этого растворённые в воде соединения распадаются и выпадает осадок в виде известковых или кремнистых туфов.
Сланцы – это горные породы с ориентированным расположением слагающих минералов и хорошо выраженной сланцеватостью, т.е. способностью раскалываться на тонкие пластинки. Это очень разный по внешнему виду и свойствам камень. Скорее можно говорить о целой группе отделочных камней, объединенных под общим названием – сланец. Например, твердость. У сланца она колеблется от 2 до 6 баллов по шкале Мооса. Это примерно соответствует твердости гипса (2) и ортоклаза (6). В коэффициенте водопоглощения тоже большой разброс – от 0,01 до 3 %. Объединяет же все виды сланца одно – прочная слоистая (сланцевая) структура этого материала, которая и создает уникальную, выразительную фактуру поверхности. Поэтому этот камень позволяет не создавать однотипных интерьеров.
Песчаник – это осадочная горная порода, которая образуется в результате воздействия влаги, ветра, перепадов температур оказывающих разрушительное действие. Песок бывает мелкий и крупный. Под воздействием времени возможен и обратный процесс, когда такой материал затвердевает, для этого нужно наличие скрепляющего вещества и давления. Песчаник бывает следующих разновидностей (по минеральному составу): олигомиктовый и полимиктовый. Когда основу этого сырья составляет кварц (90% от массы и более) то он относится к группе олигомиктовых, так же есть полвошпатово-кварцевые, слюисто-кварцевые и другие разновидности этого материала (в них массовая доля кварца от 60% и до 90%). Так же он бывает либо однородным, либо слоистым. В случае, когда в этом материале преобладает полевой шпат над кварцем или, например, более сложные смеси, где присутствует и цемент из тонокотернистого обломочного материала – данная разновидность относится к полимиктовым видам.
В строительстве этот вид сырья широко применяется как в качестве бутового камня, так и в облицовочных работах. Он устойчив к влиянию различного рода среды, перепадам температур, влаге, морозостойкий. Он является экологически чистым продуктом и обладает бактерицидным действием. При срезе имеет причудливый, всегда индивидуальный узор. В декоре как элемент интерьера или экстерьера используется для отделки каминов, облицовки цоколей, полов, тротуаров, содовых дорожек, лестниц. При этом есть несколько способов обработки песчаника: галтование – когда ему придают форму камня с окатанными краями, либо проведение одинарного или двойного скола на лицевой стороне. Использование естественного материала в декоративных работах всегда гарантирует уникальность и неповторимость объекта.
Известняк - осадочная горная порода органического, реже хемогенного происхождения, состоящая преимущественно из CaCO 3 (карбоната кальция) в форме кристаллов кальцита различного размера. Он состоит преимущественно из раковин морских животных и их обломков, называется ракушечником. Входящий в состав известняка карбонат кальция способен растворяться в воде, а также медленно разлагаться на углекислый гази соответствующие основания; первый процесс - важнейший фактор образования карста, второй, происходящий на больших глубинах под действием глубинного тепла земли, даёт источник газа для минеральных вод. При метаморфизме известняки перекристаллизуются и образуют мраморы. Известняк широко применялся в качестве строительного материала, мелкозернистые разновидности использовали для создания скульптур. Обжиг известняка даёт негашёную известь - древний вяжущий материал, до сего времени применяемый в строительстве. Одним из основных строительных материалов, получаемых из известняка, является известняковый щебень, который широко используется в дорожном строительстве и в производстве бетонов.
Оникс - минерал, халцедоновая (волокнистая) разновидность кварца, в котором незначительные по количеству примеси создают плоскопараллельные окрашенные слои. Полосчато-окрашенную разновидность мрамора часто называют мексиканский оникс или алжирский оникс. Цвет - коричневый с белыми и чёрными узорами, красно-коричневый, коричнево-жёлтый, медовый, белый с желтоватыми или розоватыми прослоями. Для оникса особо характерны плоско-параллельные слои разного цвета. Агатовый и сердоликовый оникс («сардоникс», «сард») использовался людьми с доисторических времён для изготовления небольших резных художественных изделий (глиптика), а также резных цилиндрических печатей. Это один из наиболее ценных поделочных камней. Кальцитовые (мраморный и др.) виды ониксов широко распространены и относятся к наиболее доступным и недорогим декоративно-поделочным материалам. Как раньше, так и теперь, они широко используются в серийных бытовых и крупных изделиях: это всевозможная мелкая и средняя пластика, ониксовые вазы, шкатулки, подсвечники, столешницы. Применяется также в мозаике и облицовке. Сравнительно недорогой поделочный камень.
Забор выполненный из блоков ракушняка
Природные каменные материалы применяются для строительства домов и составных частей здания.Для возведения составных частей дома,такие как фундаменты, цоколи, стены, печи применяются различные природные каменные материалы.
2. Изверженные породы.
3. Основные виды строительных материалов относящиеся к группе осадочных горных пород.
4. Основные виды строительных материалов относящиеся к группе метаморфических пород.
5. Природные строительные каменные материалы и изделия.
Природные каменные материалы и изделия получают из различных горных пород, которые подразделяют на изверженные, осадочные и метаморфические.
Изверженные породы
Наиболее распространены такие представители метаморфических горных пород как мрамор, роговики и кварциты а также сланцы, гнейсы разнообразные милониты и катаклазиты. Мрамор представляет собой перекристаллизовавшиеся известняки, при этом мрамор хорошо шлифуется и полируется. Физико-механические свойства состав метаморфических горных пород варьирует в довольно широких пределах.
Мрамор полнокристаллическая метаморфическая карбонатная горная порода которая образовалась в результате перекристаллизации доломита или известняка. Для строительных нужд используют в качестве мрамора такие породы как плотный доломит, мраморизованный известняк, карбонатные брекчии и карбонатные конгломераты, офикальц.
Мрамор содержит довольно большое количество примесей других минералов, таких как полевой шпат, гематит, хальцедон, лимонит, кварц, пирит и органических соединений влияющие на его качество. Например содержание примеси кварца затрудняет распиловку и полировку мрамора. Мрамор имеет следующие физические свойства:
плотность в зависимости от количества примесей от 1900 до 2800 кг/м 3 ; сопротивление излому 10-30 МПа; сопротивление сжатию 100-250 МПа;пористость не более 1%; водопоглощение в пределах 0,15…0,50 %; твердость 3-4. Наиболее прочен и хорошо полируется мелкокристаллический мрамор с зубчатой связью зерен.Отличаются мраморы исключительным разнообразием рисунка и окраски. Окраска мрамора зависит от примесей.
Кварциты-представляют собой метаморфическая горная порода сложенная в основном из зерен кварца, неразличимыми макроскопически между собой которые сливаются в сплошную плотную массу с раковистым или занозистым изломом. Образование кварцита связывают с перекристаллизацией кварцевых песчанников в процессе регионального метаморфизма.
Также к кварцитам относят перекристаллизованные горные породы которые образовались из кремнеземистых гелей хемогенного происхождения. Они составляют основную часть образований железистых кварцитов, которые даже при сильном метаморфизме сохраняют высокую пористость в отличие от кварцитов обломочного происхождения и легко разрушаются. Кварциты хемогенного происхождения характеризуются большим (до 95-99%) содержанием SiO 2 , высокой (до 1710-1770°С) огнеупорностью и механической прочностью.
Кварциты с высоким содержанием SiO 2 (до 98…99 %) используются для получения металлического кремния и его сплавов, для изготовления огнеупорных динасовых изделий, в качестве флюса в металлургии. Кварциты используются широко в качестве облицовочного и декоративного строительного материала.
Природные каменные материалы и изделия
Стена выполненная из бутового камня
Природные каменные материалы и изделия получают из горных пород путем дробления, раскалывания, распиливания, обтесывания, шлифования и полирования. Добывают их в карьерах а обрабатывают на специальных заводах. На строительство поступают в виде бутового камня, щебня, песка или стеновых камней и блоков, плит и профилированных изделий.
Бутовый камень -это куски каменных пород неправильной формы, массой 15-40 кг, состоящие главным образом из известняка и песчанника. Применяют их для кладки фундаментов, стен как подземной, так и наземной частей здания. Стеновые камни и блоки получают выпиливанием из известняков и туфов. Камни применяют для кладки стен зданий, мостовых опор и облицовки.
Из блоков изготовляют плиты по заданным размерам с фактурной обработкой лицевых поверхностей. Профилированные изделия -ступени, подоконники, детали карнизов-получают обрабатывая блоки и плиты на специальных станках.
Среди множества различных видов природных каменных материалов применяемых сегодня в строительстве частных домов, особое место занимает известняк ракушечник. Такие дома выполненные из известняка ракушечника можно встретить часто в южных странах СНГ,в частности на Украине,в Грузии и Армении.
Для кладки стен также применяют природный каменный материал из известняка.Его еще называют бутовый камень,может быть рваным,плитчатым или постелистым. Используемый на строительстве стен камень должен быть чистым, без трещин, расслоений и других дефектов.
Гравий это продукт естественного разрушения горных пород, состоящий из окатанных кусков. Как и песок, гравий может быть овражный, речной и морской.
Гравий, галька-это сыпучие каменные материалы.Они представляют собой небольшие камешки разной формы и цвета. Гравий встречается с размерами камушков от пяти до восьмидесяти миллиметров. Если размеры гравия до двадцати миллиметров- то его относят к мелкому гравию, если от двадцати до сорока миллиметров-то к среднему и от сорока до восьмидесяти -к крупному.
Щебень получают путем дробления более крупных камней в специальных камнедробилках. Его выпускают таких же размеров как и гравий и применяют в качестве заполнителя для бетонных смесей. куски щебня имеют остроугольную форму. Прежде чем использовать щебень и гравий предварительно промывают водой. Природные каменные материалы отличаются высокими показателями,морозоустойчивы и износостойки
ПРИРОДНЫЕ КАМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ .
Природными каменными материалами называются материалы и изделия, получаемые механической обработкой (дроблением, раскалыванием, распиливанием и т. п.) горных пород.
Природный камень наряду с древесиной был первым строительным материалом , используемым человеком. Из глубины веков пришли памятники архитектуры, возведенные из природного камня: одно из древнейших сооружений Стоунхендж в Англии, пирамиды в Египте, храмы Древней Греции. Средневековые замки и храмы, построенные из природного камня, можно найти в каждой стране.
Природный камень, применяемый непосредственно как строительный материал, привлекает своей декоративностью и долговечностью.
В виде облицовки его применяли зодчие 18-19 веков, все царские палаты были облицованы родонитом, малахитом, привезенным с Урала. Высокая стойкость природных каменных материалов делает их незаменимыми для гидротехнических сооружений, дорожного и мостового строительства и во многих других случаях. Когда необходимо обеспечить высокую долговечность сооружения.
Пористые камни, такие, как ракушечник или вулканический туф, очень эффективны как местный материал для возведения стен, вместо кирпича и других искусственных стеновых материалов, так как энергозатраты на их добычу несравнимо меньше, чем обжиг кирпича или изготовление бетонных панелей и блоков (с учётом производства цемента и арматуры).
Также природные каменные материалы играют роль сырья: его применяют в керамики, при изготовлении стекла, при производстве портландцемента и других вяжущих. Огромное количество песка, гравия и щебня используется для приготовления бетонов и растворов как заполнителя.
Общая доля затрат в строительстве на эти материалы, называемые «нерудными материалами», превышает 20%.
Знакомство с природными каменными материалами целесообразно начинать с изучения свойств основных горных пород и минералов.
Горная порода – это природный минеральный агрегат, состоящий из одного минерала (мономинеральная порода) или из нескольких минералов (полиминеральная порода)
Минерал (от лат. minera – руда) - это физически и химически однородное вещество, образовавшееся вследствие сложных физико-механических процессов на поверхности и в глубинах земли.
В природе найдено более 3 тыс. минералов, но лишь немногие из них образуют крупные скопления; такие минералы называют породообразующими.
КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИРОДНЫХ КАМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ .
Для того, чтобы легче разобраться в многообразии горных пород и выявить причины в различии их свойств, целесообразно воспользоваться классификацией горных пород, в основу которой положено их происхождение (генезис). Принципы такой классификации были предложены еще, а в современном виде она была доработана российскими учёными -Лессингом, и др.
Генетическая классификация горных пород учитывает условия их образования, которые предопределяют строение и, следовательно, свойства пород. Природные каменные материалы по происхождению подразделяются на три группы.
Магматические |
Осадочные |
Метаморфические |
||||
Массивные |
Обломочные |
Хим-ие осадки |
Органогенные отложения |
Мех-ие осадки |
Продукт перекристаллизации магмат. пород |
Продукт перекристаллизации осадочных пород |
Глубинные Гранит, сиенит, габбро |
Излившиеся Порфир, базальт. |
Вулканические пеплы, пемзы, туфы. |
Гипс, известь. |
Мел, ракушечник, диатомиты, трепелы, опоки. |
Песок, гравий, глина Сцементированные СаО × Аl2O3 и особенностью твердения глинозёмистого цемента является его твердение только при умеренных температурах не выше 250С При твердение глинозёмистого цемента протекают следующие реакции: 2(СаО × Al2O3) + 11H2O = 2CaO × Al2O3 × 8H2O + 2Al(OH)3 образующийся гидроалюминат кальция и придаёт прочность глинозёмистому цементу. Свойства. Марка глинозёмистого цемента определяется так же как и обычного портландцемента, но не в 28-ми суточном, а в 3-х суточном возрасте, т. к. глинозёмистый цемент твердеет очень быстро. Марки М400, М500 и М600. Сроки схватывания такие же, как и у обычного портландцемента. Тепловыделение в 1,5 раза выше, чем у обычного портландцемента. Особенностью глинозёмистого цемента является его повышенная жаростойкость до 15000С. Глинозёмистый цемент хорошо противостоит коррозийной стойкости 1-ого вида и магнезиальной коррозии, но плохо противостоит действию кислот и щёлочей. Применение. Глинозёмистый цемент применяется для быстротвердеющих и жаростойких бетонов и растворов. На основе глинозёмистого цемента изготавливают расширяющие и безусадочные цементы, которые используют при |