Визначення природного матеріалу. Природні (натуральні) кам'яні матеріали

Загальні відомості

Сировиною для отримання природних кам'яних матеріалів є гірські породи. Гірські породи - це значні за обсягом накопичення мінералів у земній корі, що утворилися під впливом однакових умов.

Мінерали - це речовини, які є продуктами фізико-хімічних процесів, що відбуваються в земній корі, і мають певний хімічний склад, однорідну будову і характерні фізичні властивості. У природі відомо кілька тисяч мінералів, але у освіті гірських порід беруть участь лише близько 50, їх називають породоутворюючими. Гірські породи можуть складатися з одного мінералу (мономінеральні) або кількох (полімінеральні).

Природні кам'яні матеріалита вироби отримують шляхом механічної обробки гірських порід, тобто дроблення, розколювання, розпилювання, отески, шліфування (щебінь, плити, штучне каміння, архітектурно-декоративні деталі) або навіть без обробки (пісок, гравій). Властивості гірської породи, з якої вони отримані, зберігаються майже порожнистістю. Будівельні властивості гірських порід та кам'яних виробів з них значною мірою визначаються хімічним складом та фізичними та механічними властивостями породоутворюючих мінералів.

p align="justify"> Великий вплив на властивості порід надає і їх будова (структура), що зумовлюється умовами утворення кожної групи порід. Тому для оцінки властивостей та визначення доцільних умов обробки та застосування природних матеріаліву будівельних конструкціях необхідно познайомитися зі складом та будовою гірських порід, з яких вони отримані. Знання цих питань є важливим і тому, що гірські породи широко використовують також у промисловості будівельних матеріалів як сировину для виготовлення в'яжучих речовин (повістки, гіпсу, цементу), штучних кам'яних матеріалів (керамічних, теплоізоляційних, бетонів та ін.).

Широкий діапазон фізико-механічних властивостей та поширеність природних кам'яних матеріалів зумовили їх широке застосування у будівництві для різних цілей. Їх використовують для зведення фундаментів і стін будівель, захисних та декоративних облицювань будівельних конструкцій, підлог і сходів, як дорожні покриття та ін. при будівництві залізних та автомобільних доріг.

Гірською породою називається мінеральна маса, що складається з одного (мономінеральна порода) або кількох (полімінеральна порода) мінералів.

Мінералом називають природне хімічно і структурно індивідуалізоване тіло, приблизно однорідне хімічного складута фізичним властивостям - продукт фізико-хімічних процесів, що відбуваються у земній корі. Мінерали є складовими гірських порід, руд та інших мінеральних тіл, що становлять земну кору.

Залежно від умов освіти всі гірські породи поділяються на три види: первинні чи вивержені, вторинні чи осадові та видозмінені чи метаморфічні.

Утворилися при охолодженні та затвердінні магми.

Утворилися в результаті подальших змін первинних та вторинних порід, пов'язаних зі складними фізико-хімічними процесами, що відбувалися у земній корі.

Вторинні (пластові) породи утворилися внаслідок руйнування вивержених та інших порід під впливом температурних коливань, дії води та вітру. Переміщувані водними потокамина значні відстані, продукти руйнування осідали в місцях менш інтенсивного перебігу води та у водоймах (морях та озерах) у вигляді пластів. Вплив вітру і рух льодовиків також впливали на переміщення зруйнованих порід. Розчинні у воді мінерали та продукти їх руйнувань згодом брали в облогу з водного розчину. До складу осадових порід входять також мінеральні речовини та продукти життєдіяльності організмів, що населяли водні басейни.

Видозмінені породи утворилися внаслідок глибоких змін вивержених та осадових порід під впливом високих температур або великих тисків. Під впливом фізико-хімічних процесів, що протікають в таких умовах, змінювався хімічний і мінералогічний склад порід, відбувалася перекристалізація мінералів і видозмінювалася їх структура, в результаті чого утворилися нові породи, що істотно відрізняються від початкових.

Ця геологічна класифікація гірських порід складена з урахуванням робіт академіків Ф. Ю. Левінсона-Лессинга, А. П. Карпинського та інших учених.

Серед великої різноманітності природних мінералів лише невелика їх частина бере участь у освіті гірських порід. До цих мінералів, званих породоутворюючими, відносяться кварц, польові шпати, слюди, карбонати, сульфати і залізистомагнезіальні мінерали.

Від мінералогічного складу гірських порід значною мірою залежить їх будівельні характеристики. Одні мінерали відрізняються високою міцністю, твердістю та хімічною міцністю, наприклад, кварц, інші мають незначну міцність, недостатню хімічну стійкість, здатні значно поглинати воду (гіпс); окремі мінерали мають здатність легко розщеплюватися по площинах (наприклад, слюда), знижуючи цим міцність породи, до складу якої вони входять. Ці властивості, і навіть хімічний склад мінералів визначають призначення освічених ними порід у будівництві. Більша частинамінералів знаходиться в твердому стані і має переважно кристалічну форму.

До найголовніших глибинних порід, що застосовуються у будівництві, відносяться граніт, сієніт, лабрадорит, габро і діорит.

Граніт- Одна з найпоширеніших у земній корі гірських порід. Це складна кисла порода, що складається з кварцу (20-40%), калієвого польового шпату ортоклазу (40-70%) та слюди мусковита або частіше біотиту (5-20%). Іноді до складу граніту входять авгіт або рогова обманка, що заміняють слюду, тоді до назви граніту додають слова роговообманковий або авгітовий залежно від мінералу. Внаслідок великого вмісту ортоклазу колір граніту найчастіше сірий, блакитно-сірий, темно-червоний. Структура граніту (7) ясно виражена зернисто-кристалічна. Об'ємна вага граніту 2600-2700 кг/м5, межа міцності при стисканні коливається від «1000 до 2500 кг/см2 і вище.


Граніт, Уфа	Червоний граніт, Україна	Омелянівський граніт, Україна,	Граніт Капустинського родовища

Кращими будівельними властивостями мають граніти, що містять більше кварцу і менше слюди. За розмірами зерен граніти діляться на дрібно-, середньо- та крупнозернисті. Дрібнозернисті граніти краще опираються механічним впливам, рівномірніше зношуються при стиранні, стійкіше проти вивітрювання і менше розтріскуються при нагріванні, ніж середньо-і крупнозернисті. Завдяки невисокій пористості та малому водопоглинанню (зазвичай 0,9%) граніти морозостійкі та витримують до 200 і більше циклів заморожування та відтавання.

Граніти добре обробляються – обтісуються, шліфуються та поліруються. Їх використовують переважно для зовнішнього облицювання будівель та споруд, особливо громадських та гідротехнічних.

Сієнітвідрізняється від граніту тим, що не містить кварцу, тому загальний вміст SiC>2 у ньому менший, ніж у граніті. Зовні Сієніт нагадує граніти, але в ньому менш чітко виражена зернистість структури і забарвлення його темніше. За міцністю сієніт дуже близький до граніту, але менш стійкий проти вивітрювання. Зустрічаються сієніти значно рідше, ніж граніти. Їхні родовища є на Уралі.

Діоріт- зерниста масивна порода- складається майже на 75% з польових шпатів (плагіоклазів), містить також рогову обманку, авгіт і біотит, іноді кварц (такий діорит називається кварцовим). Колір діориту сірий чи темно-зелений, об'ємна вага 2800-3000 кг/м3, межа міцності при стисканні 1500-2800 кг/см2. Діорит має високу в'язкість, добре полірується і стійкий проти вивітрювання (остання різко знижується за наявності включень піриту). Діорит застосовують головним чином для покриттів доріг та для облицювання.

Габбро-основна гірська порода - складається з польових.шпатів (до 50%, переважає анортит), авгіту та олівіну. Структура габро гранітна переважно крупнозерниста, колір сірий, темно-зелений, коричнево-зелений або чорний, об'ємна вага 2900-3300 кг/м3, межа міцності при стиску від 2000 до 3500 кг/см2. Габро застосовують для покриттів, доріг, облицювання та для приготування щебеню.

Лабрадорит- порода з сімейства габро, істотною складовою якої є мінерал Лабрадор, що володіє характерною для нього ірнзацією - яскравими переливами квітів: синього, блакитного, зеленого, золотистого та ін. Лабрадорит широко використовують у будівництві як облицювальний камінь.

Найголовніші породи, що вилилися.

Порфіриподіляються на кварцовий порфір – аналог граніту, безкварцовий порфір – аналог сієніту та порфірит – аналог діориту. Будівельні властивості порфірів близькі до властивостей глибинних порід, але внаслідок нерівномірності структури та наявності «вкрапленників» (частіше великі зерна польового шпату) стійкість їх проти вивітрювання нижче і верхні шари в родовищах часто вивітрюються. Порфіри значно слабше опираються стирання, ніж глибинні породи.

Діабаз(аналог габро)-гірська порода із зернами різної крупності темно-сірого або зеленувато-чорного кольору, що має високу міцність (до 4500 кг/см2). Має велику в'язкість і порівняно малу стирання і тому застосовується як матеріал для покриття доріг різного виду, а також як сировина для кам'яного лиття.

До нових пород, що вилився, відносяться трахіт, андезит і базальт.

Трахіт(Аналог сієніту)-пориста гірська порода: об'ємна вага близько 2200 кг/м3, межа міцності при стисканні 500-900 кг/см2, колір частіше світло-жовтий або сірий. У будівництві застосовується як стіновий матеріал та як заповнювач (щебінь) для бетону. Трахіт сильно зношнватся при стиранні, а його опір вивітрюванню низька. На Кавказі є різновид трахітів - ештауніт, що часто використовується як заповнювач для кислотостійких бетонів.

Андезіт(Аналог діориту)-порода сірого кольору з об'ємною вагою від 2200 до 2700 кг/м3 і межею міцності при стиску від 600 до 2400 кг/см2. Більш кислі та щільні андезити застосовують як кислотостійкий матеріал у вигляді облицювальних плит та щебеню для кислототривкого бетону. Деякі андезити пористі. Від трахітів дуже відрізняються великим змістом темнозабарвлених мінералів.

Базальт(аналог габро)-найпоширеніша вилилася (вулканічна лава) гірська порода. Залежно від умов розташування структура базальту скловата або прихована кристалічна. Об'ємна вага його близька до питомої (2900-3300 кг/м3), межа міцності при стисканні досягає 5000 кг/см2. За наявності тріщин і доби міцність базальту сильно знижується, іноді до 1000 кг/см2.

Велика твердість і крихкість базальтів ускладнює обробку, їх використовують головним чином як матеріал для дорожніх покриттів, для мощення укосів набережних, щебеню для бетону, а також як сировина для лиття. Плавлений базальт має дуже високу міцність (до 8000 кг/см2) і застосовують його для виготовлення кислототривкої хімічної апаратури, труб, облицювальних матеріалів та ін. Родовища базальту є на Далекому Сході, на Кавказі та інших місцях.

Базальти настільки складні в обробці, що досі найбільшу загадку є навіть не єгипетські піраміди, а ідеально оброблені базальтові саркофаги ціна в Долина Царей |

Крім зазначених вище масивних порід до вивержених гірських пород відносяться уламкові - продукт перевідкладення та цементації пухкого матеріалу, що викидається вулканами; вони поділяються на пухкі - вулканічні попели, пісок, пемза і цементовані - вулканічні туфи, траси, туфова лава.

Вулканічними попеламиназивають неправильною форми порошкоподібні частинки вулканічної лави, викинутої у роздробленому стані; Найбільші частки називають вулканічними пісками.

Пемза- дуже пориста порода (до 80% обсягу займають пори). Це вулканічне скло, яке утворилося при швидкому охолодженні лави на повітрі, що супроводжувалося бурхливим виділенням газів. Розмір частинок пемзи від 5 до 30 мм, середня об'ємна вага (розсип) близько 500 кг/м3.

Внаслідок наявності досить великих і замкнутих пір водопоглинання пемзи значно нижче її пористості. Пемза морозостійка та негігроскопічна. Вона має низький коефіцієнт теплопровідності (0,12-0,2 ккал/м-ч-град), тому є добрим теплоізоляційним матеріалом; межа міцності при стисканні 20-30 кг/см2. Пемзу та пемзові піски застосовують у вигляді щебеню та піску для приготування легких бетонів та у вигляді порошку для теплоізоляції, а також як шліфувальний (абразивний) матеріал. Пемза.і інші пористі вулканічні породи видобуваються у Вірменії, і навіть на Північному Кавказі, Камчатці та інших районах Росії

Вулканічні туфи- пористі породи, що у процесі ущільнення вулканічного попелу; ступінь ущільнення їх сильно коливається залежно від умови залягання. До найбільш ущільнених вулканічних туф відносяться траси. Туфи, траси і пемзу використовують у тонкоподрібненому вигляді, як і вулканічний попіл, як гідравлічні добавки до мінеральних в'яжучих (повістки, цементів).

Туфова лава утворилася в результаті попадання вулканічного попелу та піску в розплавлену лаву до її остигання. Туф має об'ємну вагу 750-1400 кг/м3, межу міцності при стисканні 60-100 кг/см2 і вище, коефіцієнт теплопровідності (в середньому) 0,3 ккал/м-год-град, колір рожево-фіолетовий різних відтінків. Туф має високу морозостійкість. З туфової породи випилюють каміння правильної форми для кладки стін, а щебінь використовують як великий заповнювач для легкого бетону.

Вихідним матеріалом освіти осадових порід є продукти руйнації гірських порід різного походження.

Гірські породи руйнуються внаслідок вивітрювання. Найважливішими факторами вивітрювання є вода, вітер та температурні зміни. Вода проникає в тріщини, поступово розмиває та розчиняє складові гірських порід, а при замерзанні внаслідок збільшення в обсязі руйнує їх. Внаслідок різких температурних змін монолітність порід порушується, вони розтріскуються і від них відокремлюються шматки різної величини. Вітер видує і забирає частки зруйнованих порід, виточує в них поглиблення (ніші). Продукти руйнування переносяться вітром великі відстані.

Вивітрювання проявляється у вигляді фізичних процесів (механічного руйнування), а й у результаті взаємодії складових частин гірських порід з різними речовинами, що у атмосфері (хімічне руйнація). Так, польові шпати (наприклад, ортоклаз) під дією води та вуглекислого газу руйнуються, утворюючи мінерал каолініт (цей процес називається каолінізації):

К2О А12О3 6SiO2 + 2Н2О + СО2 = К2СО3 + 4SiO2 + А12О3 2SiO2 2Н2О.

(ортоклаз) => (поташ) => (каолініт)

В результаті фізичного вивітрювання гірських порід утворюються шматки великих розмірів (уламки)-брили, дерева, дрібніші (обстругані) шматки - щебінь (природний) і дрібні зерна - пісок, головним чином кварцовий. Результатом хімічного руйнування польовошпатових порід є утворення каолініту, який, змішуючись із піском та іншими продуктами руйнування, дає різноманітні глини. Ці продукти руйнування залишаються дома, утворюючи гірський пісок і первинну глину, або переносяться водою, льодовиками, вітром і відкладаються у інших місцях (як вторинних глин).

Осадження і накопичення продуктів руйнування призводить до утворення осадових порід, які залежно від умов освіти поділяються на такі основні групи: уламкові (механічні опади), хімічного походження (хімічні опади) та органогенні, які у результаті життєдіяльності та відмирання організмів, що населяють водні басейни. Особливістю осадових порід є їх шаруватість – результат поступового осадження продуктів руйнування. Осадові породи залягають у вигляді пластів, тому їх називають пластовими.

Уламкові породи

Уламкові породи (пухкі) поділяються за розмірами уламків на крупноуламкові -розмір шматків більше 2 мм (жвір з обкатаними зернами та великі піски), середньоуламкові - розмір шматків 2- 0,1 мм (піски), дрібноуламкові - розмір зерен 0,1-0 ,01 мм (пилуваті частинки) і тонкоуламкові - розмір зерен менше 0,01 мм (глини-землисті полімінеральні суміші, найтонший мул - відкладення, нанесені водою, судьба - відкладення, нанесені вітром, що складаються з дрібних зернят кварцу, вапняку, глини).

Уламкові породи, пов'язані між собою якоюсь речовиною (глиною, кальцитом, кремнеземом та ін), називаються цементованими породами. З них найбільше значення у будівництві мають пісковики (8), тобто цементовані кварцові піски.

Залежно від цементуючої речовини розрізняють пісковики глинисті, мергелисті, вапняні, крем'янисті, бітумні та ін. Забарвлення піщаникам надають речовини, що цементують. Для будівництва найчастіше використовують крем'янисті та вапняні пісковики; перші зціментовані кремнеземом, другі – кальцитом. Найбільш стійкі та міцні крем'янисті пісковики, що мають межу міцності при стисканні до 2500 кг/см2.

Велика об'ємна вага (до 2700 кг/м3) та високий коефіцієнт теплопровідності пісковиків дають можливість застосовувати їх тільки для стін неопалюваних будівель, фундаментів, підпірних стінок, набережних, для влаштування сходів та тротуарів, а особливо стійкі – для облицювання будівель та споруд (опор мостів). та ін.). Пісковики використовують також у вигляді щебеню та буту; щебінь застосовують для приготування бетону (як великий заповнювач), для будівництва шосейних доріг, баластування залізничних колій та інших цілей. Піщаники дуже поширені.

Органогенні породи

Органогенні породи утворюються в результаті життєдіяльності та відмирання організмів, що знаходяться в морських та прісних водах. До органогенних пород відносять різні карбонатні та крем'янисті породи.

Для будівельних цілей використовують вапняки, вапняки-черепашники, крейда (в яких основною речовиною є кальцит) до діатомітів і трепелів (в яких основною речовиною є водний кремнезем).

Вапнякискладаються головним чином із кальциту СаСО3. Вони утворилися в морських басейнах переважно із залишків тваринного світу (зоогенні породи), і навіть частиною з допомогою хімічних опадів (внаслідок випадання з розчину вуглекислого кальцію). Пухкі скупчення раковин та їх уламків ущільнювалися тиском води і скріплювалися вуглекислим кальцієм у більш менш щільну породу.

Вапняки мають твердість близько 3 за шкалою твердості. При великій домішки кремнезему їхня твердість і міцність підвищується, що ускладнює обробку. Об'ємна вага вапняків 1700-2600 кг/м3, вони бувають білого кольору або в залежності від домішок (глини, кварцу, окису заліза та ін) жовтуватого, сірого, червоного, бурого та ін. Великий вміст у вапняках глин і піриту робить на них шкідливий вплив. Так, при вмісті більше 3% глини вапняки стають вологоємними та недостатньо морозостійкими.

Залежно від відносного вмісту СаСО3 вапняки називаються чистими (не менше 98% СаСО3) та мергелистими (не менше 90% СаСОз).

Мергеліявляють собою природну тонку механічну суміш вапняку та глини в різних співвідношеннях, будова мають землісте до щільного, міцність невелику, легко вивітрюються. При вмісті СаСО3 не менше 75% мергелі називають вапняними, не менше 40% мергелями і не менше 10% глинистими мергелями; Мергелі певного складу використовуються для. виготовлення портландцементу.

Межа міцності вапняків при стисканні коливається від 80 до 2000 кг/см2, залежно від щільності та складу. Вони зазвичай залягають пластами, розділеними прошарками глинисто-суглинистих і піщаних порід.

Мармурові вапнякиє перехідними породами від вапняків до мармурів. Вони під мікроскопом серед маси рівномірної щільності видно кристалічні зерна вапняного шпату (кальцита).

Вапняк щільнийзастосовують у вигляді оброблених плит та фасонних деталей для облицювання стін, виготовлення сходових сходів, підвіконь, цоколів та карнизів; плити неправильної форми використовують для бутової кладки. Вапняк використовують також для приготування щебеню для бетону, у виробництві портландцементу, з нього випалом отримують вапно та ін.

Пористі вапнякиі вапняк-черепашник легко піддаються розпилюванню на штучний камінь певних розмірів і використовуються для кладки стін та перегородок. Вапняк-черепашник (у якому видно уламки раковин) широко поширений на Північному Кавказі. Тут багато будинків побудовано з цього матеріалу. Об'ємна вага вапняку-черепашника становить від 600 до 1500 кг/м3, межа міцності при стисканні від 4 до 50 кг/см2.

Крейдамає той самий хімічний склад, як і вапняк СаСО3, складається з дрібних частинок раковин найпростіших організмів; міцність його менша, ніж вапняку. Використовують крейду для отримання вапна, приготування фарб, замазок та ін., а також у виробництві цементу.

Діатомітиі трепелиявляють собою багаті на аморфний кремнезем, слабо або зовсім нецементовані, пухкі або землісті маси білого, жовтого, сірого, рожевого кольору. Діатоміти утворюються з панцирів діатомових водоростей, що живуть у прісній та солоній воді. Після відмирання рослин панцирі опускаються на дно водойм, ущільнюються, між ними осаджуються найтонший мул і глина.

Трепел - порода більш раннього походження, в якій панцирі перетворилися на дрібні кульки опала, що зціментували опаловий цемент.

У діатоміті та трепелі вищих сортів міститься від 75 до 96% SiO2. Їхній хімічний склад та фізичні властивості дуже близькі: об'ємна вага від 350 до 950 кг/м3, коефіцієнт теплопровідності 0,15-0,2 ккал/м ч град. Діатоміт і трепел широко використовують як теплоізоляційні матеріали і як активні гідравлічні добавки до в'язких.

З часом під тиском вищележачих шарів трепел перетворюється на щільну, міцну, важко розмокає породу-опоку, що майже повністю складається з аморфного кремнезему.

Породи хімічного походження

Магнезіт- Поширений мінерал, карбонат магнію MgCO3. Назва від області Магнесія (Фесалія, Греція), де був вперше виявлений; відомий з глибокої давнини.

Використовують для отримання вогнетривких матеріалів і в'яжучого магнезіального - каустичного магнезиту. Найбільш багате родовище магнезиту є на Уралі.

Кристали рідкісні. Зазвичай щільні різної зернистості агрегати до фарфороподібних. Фарфороподібний магнезит часто містить домішки опала та силікатів магнію. Тендітний. Твердість 4-4,5 у фарфороподібного - до 7 (за рахунок тонкодисперсної домішки опала). Колір білий, сірий, рідше жовтуватий. Зустрічається в гідротермальних родовищах або як продукт вивітрювання ультраосновних гірських порід.

Доломітскладається переважно з мінералу тієї самої назви СаСОз* MgCO3. За властивостями доломіт близькі до щільних вапняків, а іноді мають і більше високими якостями. Застосовують їх як будівельний камінь і щебеню для бетону, а також для отримання вогнетривких матеріалів і в'язкої речовини (каустичного доломіту). Доломіт широко поширені в Росії.

Гіпс CaSO4'2HoO, що складається з мінералу тієї ж назви, використовують головним чином для виготовлення гіпсових в'яжучих речовин і як добавка при виробництві портландцементу.

Ангідрит CaSO4, що складається з мінералу тієї ж назви, застосовують для отримання в'яжучих, а також виготовлення плит для внутрішнього облицювання. Зовні ангідрит помітно не відрізняється від гіпсу і зазвичай залягає разом з ним.

Вапняні туфиутворилися в результаті випадання СаСО3 з холодних та гарячих підземних вуглекислих вод. Дуже пористі вапняні туфи використовують як матеріал для декоративних будівель (гроти та ін) як сировину для приготування вапна, а щільні з дрібними рівномірно розташованими порами і межею міцності при стисканні до 800 кг/см2 - для зовнішнього облицювання будівель.

З метаморфічних поріду будівництві застосовують гнейси, мармури, кварцит і глинисті сланці.

Гнейсиза мінералогічним складом подібні до гранітів, з яких вони утворилися в результаті перекристалізації під великим тиском. Гнейси мають так звану сланцювату будову, характерні тим, що складові мінерали витягнуті в напрямку, перпендикулярному до тиску. За об'ємною вагою та міцністю в напрямку, перпендикулярному до сланцюватості, гнейси мало відрізняються від гранітів. Сланцевість полегшує видобуток і обробку гнейсів, але зменшує їх міцність вздовж шарів.

Гнейси порівняно легко розколюються по площинах сланцюватості та можуть розшаровуватися при поперемінному заморожуванні та відтаванні. Сланцевість знижує стійкість гнейсів проти вивітрювання. Призначення гнейсів у будівництві переважно те саме, що й гранітів, але використовують їх переважно у вигляді плит для облицювання каналів та набережних, кладки фундаментів, устрою тротуарів та ін.

Глинисті сланці- тверда глиниста порода сланцюватого додавання, що вийшла з глин, що сильно ущільнилися і частково перекристалізувалися під впливом великого тиску.

Глинисті сланці значно твердіші за глин, не розмокають у воді і при змішуванні з нею не переходять у пластичний стан. Складаються вони з дуже дрібних глинистих частинок, а також листочків слюди, дрібного пилу, польових шпатів, зерен кварцу та інших мінералів; колір мають переважно темно-сірий; легко розколюються на тонкі рівні плитки, що застосовуються як довговічний покрівельний матеріал, відомий під назвою природний шифер.

На початковому етапі свого формування наша планета складалася з кам'яних порід, води, вогню, а формувалася серед рову вулканів, блискучих блискавок та постійних зіткнень один з одним літосферних плит. Гори, наповзаючи одна на одну, руйнували, кришили й нещадно калечили один одного, внаслідок чого малі та великі камені відколювалися від молодих скель і котилися вниз, руйнуючи все на своєму шляху.

Згодом планета почала потихеньку заспокоюватися, але процес дроблення гірських порід досі не завершився: земля періодично здригається, руйнуючи скелі і перемелюючи їх на малі та великі камені.

Натуральним камінням називають тверді шматки гірських порід, що з'явилися в результаті дроблення. За своєю структурою, фактурою та складом вони сильно відрізняються один від одного, а тому їх видів надзвичайно багато: це і мармур, і граніт, і вапняк, а також сланці, черепашник, базальт.

Одні були утворені на суші, інші – під впливом прісної чи морської води. Наприклад, деякі брили були сформовані завдяки молюскам, які вмираючи, опускалися на дно, встилаючи його раковинами та панцирями. Згодом шар ставав товстішим, щільнішим і через якийсь час руйнувався, не витримуючи власної ваги, внаслідок чого частинки раковин перемішувалися і утворювали брили.

Натуральне каміння, являють собою залишки:

Зруйнованих осадових порід (75%), які були сформовані внаслідок різних ерозійних процесів, насамперед – вивітрювання та руйнування гірських порід, механічного чи фізичного випадання з води осаду, життєдіяльності організмів. Серед найбільш відомих назвкаміння – вапняк (природний камінь білого кольору, що складається з карбонату кальцію), піщаник (складається з частинок кварцу) та мармур – природний камінь, який з'явився при перетворенні вапняку та доломіту;
Метаморфічних порід (близько 20%) – магматичні та осадові породи, що були утворені всередині планети та змінилися під впливом різних фізико-хімічних процесів, насамперед тиску водних та газових розчинів та високої температури. Найвідоміший натуральний камінь цього виду є кварцит, що складається із слюди та кварцу;
Магматичних порід, що були викинуті вулканами назовні з надр Землі. Найвідомішим видом є граніт – одна з найбільш твердих, міцних та щільних порід. Колір цього каменю дуже різноманітний: сірий, червоний, коричневий, зелений.

Процес добування

Добувають природний камінь всюди і всіх материках. Зазвичай транспортування обходиться недешево (на вартість впливає як якість породи, а й метод видобутку і витрат за перевезення: видобуваючи камені Землі дуже важливо зберегти вид гірської породи).

Оскільки натуральні камені мають різну міцність і твердість, для їх видобутку використовують різні методи та обладнання.

Для цього родовище розкривають, створюючи вертикальну шахту, яка веде всередину кар'єру. Багато країн використовують буровибуховий спосіб і метод повітряної подушки: за допомогою бурів роблять отвір, закладають заряд або закачують повітря.

В результаті порода розпадається на шматки (хоч ці способи дешеві, цінні властивості породи губляться, тому що вона сильно дробиться, що веде до значних втрат сировини). Більш дорогим, хоч і ефективним методом є каменерізний: він дозволяє видобувати природний камінь без особливих втрат.

Розміри

Натуральне каміння буває різних розмірів: найбільший камінь - це скеля (утворюється після того, як руйнується гора, що має велику кількість тріщин), за ним йдуть брили, блоки, моноліти і дрібніші камінці. Ті, що використовують у будівництві, можуть мати як малі розміри, так і бути справжніми гігантами: великий камінь нерідко має розміри, що перевищують 10 кубічних метрів (ці моноліти особливо цінні через складність видобутку та транспортування). Великі камені, які не мають тріщин, ділять на:

Блоки – великі камені прямокутної форми, розмір яких перевищує десять кубометрів, їх використовують при закладанні фундаментів, циклопічної кладки, монументальних пам'ятниках;
Монументальний – від 5 до 10 м3, із нього виготовляють пам'ятники, скульптури, перекриття;
Унікальний – розмір 2х1х1,5 м, із нього створюють пам'ятники, скульптури, колони;
Штучний розмір перевищує 1 м3, виготовляють квадриги, скульптури, вази, чаші, а також блоки, камені, бордюрний натуральний камінь.

На цьому класифікація за розмірами не закінчується, наприклад, висота валунів становить від 20 см до 10 м, щебінь має від 5 до 15 см, галька – від 1 до 10 см, а найменшими вважаються тонкі пластини (їх використовують для облицювання, у мозаїках) та вітражах) – від 1 до 10 мм.

Твердість породи

Ще однією важливою характеристикою кам'яних природних матеріалів є такі властивості, як їхня міцність і довговічність, тобто здатність зберігати свої якості незалежно від зовнішнього впливу. За цим показником натуральні камені ділять на:

Високодовговічні – починають руйнуватися через шістсот років, до них відносять кварцити та дрібнозернисті граніти;
Довговічні - починають кришитися через два століття (великозернисті граніти);
Щодо довговічні – руйнація починається через сто років (білий мармур, щільний вапняк, доломіт);
Недовговічні - розсипатися починають вже через чверть століття (кольоровий мармур, пористий вапняк, гіпс).

Даючи характеристику породі, враховують також її структуру: розміри та форму мінеральних зерен, ступінь кристалізації, зернистість (наскільки рівномірно розподілені мінеральні зерна і чи є порожнечі). Наприклад, щоб дізнатися, який камінь довговічніший, досить подивитися на його складові: дрібнозерниста структура міцніша за породу з великими зернами або нерівномірною структурою.

Великий камінь, зерниста структура якого нерівномірна, погано стійкий до впливів довкілля: різної величини зерна мінералів при зміні температурного режимурозширюються по-різному, через що велике каміння тріскається, а якщо в тріщини потрапляє вода, натуральне каміння продовжує руйнуватися.

Облицювальні матеріали

Якщо в колишні часи великий камінь нерідко використовували для зведення грандіозних, довговічних споруд (наприклад, пірамід), то в даний час ним більше користуються як оздоблювальним матеріалом, прикрашаючи палаци, храми, садиби, звичайні будинки: природний камінь зносостійкий, стійкий до морозів та практично не вбирає воду.

Звичайно, такий природний камінь повинен добре подаватися обробці, приймаючи потрібну форму, а також повинен бути красивим (з цієї причини для облицювання підходить далеко не кожен вид).

У цьому випадку важливу роль відіграють такі властивості каменів, як малюнок, фактура та колір каменю. Варто зауважити, що кожен шматок має унікальний малюнок, а тому в природі навряд чи знайдеться дві однакові брили. Сталося це тому, що вони є різними поєднаннями і сумішами різних за складом кристалічних мінеральних зерен, аж до вкраплень органічних і неорганічних залишків.

Щоб досягти необхідного вигляду, облицювальні матеріали піддаються обробці (метод обробки залежить від зернистості та кольору). Облицювальний камінь є дорогим матеріалом через те, що в процесі видобутку повинні зберігатися всі його властивості, отже, витрати як на видобуток, так і на обробку, чималі (і це незважаючи на те, що залягає облицювальний натуральний камінь неглибоко).

Видобувають його акуратно, блоками, роблячи все можливе, щоб не з'явилися тріщини. При видобутку використовують найдорожчий метод: породу ріжуть каменерізними машинами або, якщо вона дуже легко руйнується, використовують термоструминний метод, вирізаючи з масиву за допомогою терморізаків блоки, після чого їм надають потрібну форму.

2. ПРИРОДНІ КАМ'ЯНІ МАТЕРІАЛИ

Природними кам'яними будівельними матеріалами називають матеріали, одержувані з необроблених гірських порід, або з порід, що зазнали такої механічної обробки, як розколка, розпилювання, теска, шліфування, полірування, дроблення з подальшим розсіванням і т.д., але без попередньої теплової або хімічної обробки .

Гірські породи є природними скупченнями мінеральних мас, що складаються з одного (мономінеральні породи) або декількох (полімінеральних) мінералів. Мінерал (від латів. minera – руда) – природне тіло, приблизно однорідне за хімічним складом та фізичними властивостями, що утворилося в результаті різних фізико-хімічних процесів, що відбуваються в земній корі. Кожен мінерал має певний хімічний склад і характерні фізико-механічні властивості.

За походженням гірські породи поділяють три групи: вивержені чи магматичні (первинні), осадові (вторинні) і метаморфічні (від грецьк. metaforfo – перетворювати).

Магматичні гірські породиутворилися в результаті остигання вогненно-рідкої маси - магми, яка розривала земну кору і розливалася на її поверхні. Залежно від умов охолодження магми вивержені гірські породи ділять на глибинні (інтрузивні) і ефузивні.

Глибинні гірські породи(граніти, сієніти, діорити та ін.) утворилися в результаті повільного остигання магми в товщі земної корипід значним тиском верхніх верств. У таких умовах гірські породи набули рівномірної кристалічної структури внаслідок того, що великі зерна різних мінералів міцно зрослися між собою.

Вилилися гірські породи(базальти, андезити, діабази та інших.) утворилися при швидкому охолодженні магми лежить на поверхні землі. У таких умовах не відбувалася повна кристалізація остигаючої магми. Залежно від умов утворення гірські породи, що вилилися, мають дрібнозернисту, скритокристалічну або аморфну будову. Якщо з в'язкої магми повільно виділялися газоподібні продукти, утворювалася пориста або пемзоподібна структура. Крім того, до вивержених гірських порід належать уламкові породи, які утворилися з найдрібніших частинок роздробленої лави, викинутої на поверхню землі при виверженні вулканів. Ці відкладення залишилися в пухкому стані (вулканічний попіл, пемза) або за наявності природних речовин, що цементують, і під тиском вищележачих шарів перетворилися на щільні цементовані породи (вулканічний туф).

Осадові гірські породиутворилися внаслідок руйнування (вивітрювання) вивержених (первинних) та інших гірських порід під впливом зовнішніх умов або внаслідок осадження речовин із будь-якого середовища. За характером утворення та складом осадові гірські породи ділять на уламкові породи (механічні відкладення), глинисті, а також хемо- та органогенні.

Уламкові породи(механічні відкладення) - грубі продукти механічного руйнування вивержених та інших гірських порід під дією різкої зміни температур, впливу води та вітру (брекчії, конгломерати, піски та ін.). Вони являють собою пухку суміш, що складається з окремих зерен первинної гірської породи, що зруйнувалася; часом рихлі суміші піддавалися цементації різними природними речовинами, утворивши у своїй суцільні гірські породи.

Глинисті породи– дисперсні продукти глибокого хімічного перетворення силікатних та алюмосилікатних мінералів материнських порід, що перейшли у нові мінеральні види.

Хімічні опади- Хемогенні гірські породи, що утворилися при осадженні з водних розчинів мінеральних речовин з подальшим їх ущільненням і цементацією (доломіт, магнезит та ін).

Органогенні породиутворилися в результаті відкладення залишків живих (зоогенних) та рослинних (фітогенних) організмів, скелети та панцирі яких містили мінеральні речовини. Такі відкладення, як правило, піддавалися ущільненню та цементації (вапняки, крейда та ін.).

Метаморфічні, або видозмінені, гірські породиутворилися в товщі земної кори внаслідок значної видозміни осадових або магматичних гірських порід під впливом високої температури, високого тиску та інших факторів. У цих умовах відбувалася перекристалізація мінералів без їх плавлення, що сприяла підвищенню щільності порід, що утворилися, в порівнянні з вихідними. Як правило, метаморфічні гірські породи мають сланцювату будову, але іноді можуть зберігати структуру первинних порід.

Для природних кам'яних матеріалів велике значення має їх петрографічна характеристика, яка дає можливість не тільки встановити вид гірської породи та скласти попередні судження про її якість, а й доповнює результати лабораторних випробувань такими важливими даними, як колір, ступінь однорідності та вивітрюваності породи, структура, додавання, характеристика малюнка, характер розколу, властивості поверхні та ін.

Для складання петрографічної характеристики зазвичай користуються молотком, сталевою голкою, лупою, шкалою твердості, лінійкою з міліметровими поділками та 10%-ним розчином соляної кислоти. При цьому із середньої проби вибирають великий шматок породи, який найбільш повно відображає всі характерні риси даної породи. Головним чином звертають увагу такі характеристики.

Розмір та форма шматківдуже різноманітні. Відібраний шматок породи вимірюють за трьома лінійними розмірами і таким чином визначають його форму - вона може бути правильною або неправильною, кубоподібною, плитоподібною, паралелепіпедною, ромбічною, кулястою та ін.

Форми зразків породи допомагають визначити можливість здобуття того чи іншого виду кам'яного матеріалу.

Коліргірських порід залежить від їхнього мінералогічного складу, домішок і ступеня вивітреності. Зазвичай гірські породи ділять за кольором на шість груп: білі (майже безбарвні), від жовтого до червоного, зеленого, від блакитного до фіолетового, від темно-сірого до чорного, з кольоровим забарвленням (строкаті).

Білий колір зазвичай мають вапняки та гіпси; наявність у них глини та домішок надає породі жовті та бурі відтінки. Граніти та сієніти зазвичай характеризуються сірим або червоним кольором забарвлення; Темніші відтінки цих кольорів вказують на присутність у породі слюди-біотиту. При описі кольору відзначають наявність кольорових плям, жилок та ін.

Блискокремих мінералів, що становлять гірську породу, характеризує свіжість породи та її малюнок. Умовно розрізняють блиск яскравий (скляний), перламутровий (відливає райдужними квітами), жирний, тьмяний (миготливий) і матовий (без блиску). Скляний блиск зазвичай властивий кварцу, перламутровий слюде, жирний тальку. Бляклий тьмяний вид мінералів з іржавими тонами свідчить про велику вивітреність породи.

Колір породи, його однорідність та блиск дають можливість встановити види мінералів, що становлять гірську породу.

Мінералогічний складпороди визначають за зовнішніми ознаками найголовніших мінералів, що становлять гірську породу, за величиною їх включень та рівномірності розподілу, а також за видом цементуючої речовини та її розташування.

Структурупороди визначають оглядом свіжого зламу; вона може бути кристалічною щільною та зернистою, з різною крупністю кристалів (дрібно-, середньо-, крупно- та грубозернисті) - у граніту, сієніту, флюориту та ін; порфована - у порфірів; скловата - у обсидіанів; оолітова - у вапняків, зерниста - у пісковиків.

Текстуру (додавання)породи та її однорідність визначають також по свіжому зламу породи. Вона може бути щільною - сланцюватої, лускатої та волокнистої складання або пористої - комірчастої, дірчастої та землістої складання, з дрібними або великими порами. Одночасно визначають наявність тріщинуватості, розмір та напрямок тріщин, а також наявність у породі різних включень.

Спайність ця властивість характеризує здатність деяких кристалічних мінералів при ударі розколюватися по певних гладких площинах, останні називаються площинами спайності.

Різні мінерали мають неоднакову спайність: дуже досконала спайність - мінерали, що легко розщеплюються (наприклад, слюда розшаровується на тонкі листочки в одному напрямку); досконала спайність - мінерали розколюються по певних площинах, утворюючи рівні та блискучі поверхні (наприклад, кальцит має спайність у трьох напрямках, а польові шпати - у двох); недосконала спайність виражена дуже слабко (наприклад, апатит); спайність відсутня - мінерал розколюється за невизначеними напрямами і дає нерівні поверхні зламу (наприклад, кварц). Аморфні матеріали немає спайності.

Спайність знижує міцність гірської породи та ускладнює механічну обробку природних кам'яних матеріалів.

При розколюванні шматка гірської породи молотком звертають увагу на звук, що виходить під час удару; ясний, глухий або деренчливий звук дає уявлення про щільність породи та наявність прихованої тріщинуватості.

Поверхня розколуможе бути рівною, нерівною, хвилястою, рваною, незграбною, раковистою, кулястою. Крім того, треба вказати характер розколу - гладкий, волокнистий, шорсткий, землистий та ін.

Шорсткість площини розколу і характер ребер є суттєвими показниками властивостей виробів з гірської породи, що визначають складність її обробки та зчеплення її з цементним каменем.

Присутність карбонатіву зразку гірської породи визначають дією на нього 10%-ним розчином соляної кислоти, яка викликає "закипання" на поверхні зразка породи, що містить карбонати.

Твердість здатність матеріалу чинити опір проникненню в нього іншого більш твердого тіла. Ця властивість має важливе значення при механічній обробці кам'яних матеріалів.

Твердість однорідних кам'яних матеріалів визначають за шкалою твердості, де десять спеціально підібраних мінералів розташовані в такій послідовності, коли наступний по порядку мінерал залишає межу (подряпину) на попередньому, а сам їм не прокреслюється (табл. 1).

Таблиця 1

Шкала твердості матеріалів

Показник твердості	Найменування матеріалу	Характеристика твердості
	Тальк, крейда	Легко креслиться нігтем
	Кам'яна сіль, гіпс	Ніготь залишає межу
	Кальцит, ангідрид	Легко креслиться сталевим ножем
	Плавиковий шпат	Чортиться сталевим ножем під невеликим тиском
		Чортиться сталевим ножем при сильному натиску, скло не креслить
	Ортолаз (польовий шпат)	Злегка дряпає скло, сталевий ніж не залишає риси
		Легко креслять скло, сталевий ніж риси на них не залишає

Наприклад, якщо випробуваний матеріал креслиться апатитом, а сам залишає межу (подряпину) на плавиковому шпаті, його твердість відповідає 4,5.

Щоб мати достовірні дані про твердість каменю, необхідно випробувати не менше трьох окремих зразків, зробивши для кожного зразка три визначення, як зазначено вище. За петрографічними характеристиками зразка гірської породи та даними табл. 2 можна визначити мінералогічний склад досліджуваної гірської породи, а потім за вмістом мінералів, за їх кольором, структурою та спайністю можна встановити вид гірської породи та по табл. 3  її властивості.

Приклади опису зовнішніх ознак та петрографічної характеристики зразків гірських порід:

А. Зразок неправильної форми, близької до паралелепіпедної, розміром 120 180 270 мм. Забарвлення світло-сіре. Порода з білого ортоклазу зі скляним блиском, мусковита, кварцу. Кварц і мусковіт рівномірно розподілені в кількості приблизно 20% кожного. Порода щільна, середньокристалічної будови. Розкол близький до правильного, середньої шорсткості, гострі ребра. За петрографічними зовнішніми ознаками досліджувана гірська порода – граніт.

Б. Зразок кубоподібної форми розміром 160 170 190 мм сірого рівномірного забарвлення. Порода однорідна, цупка. Твердість 5. Розкол правильний зі слабкою поверхнею, ребра гострі. Ознаки вивітрювання не виявлено. На поверхні зразка крапля розчину соляної кислоти викликала "закипання". За петрографічними зовнішніми ознаками досліджувана гірська порода - вапняк.

Таблиця 2

ХАРАКТЕРИСТИКА МІНЕРАЛІВ ГІРНИЧИХ ПОРІД

Найменування мінералу	Структура	Твердість	Спайність		Справжня густина, г/см 3	Інші характерні ознаки	Умови знаходження в природі
ГрупаI. Мінерали з твердістю 1 3
Каолініт	Аморфна зерниста			Білий, жовтий		Злам землістий. Матеріал легко розсипається, жирний на дотик	В чистому вигляді
	Кристалічна, зерниста; буває пластинчастою та волокнистою		За одним напрямом. У зернистих волокнистих масах не видно	Білий, жовтий, рожевий		Прозорі кристали. Матеріал іноді волокнистий, тендітний
Мусковіт	Кристалічна, листова		Виразна по одному нарівню	Сріблястий, білий, світло-жовтий		Розщеплюється на найтонші прозорі листочки великої пружності	У граніті, сієніті, гнейсі, слюдяних сланцях
				Чорний, бурий, темно-зелений		Розщеплюється на тонкі неламкі листочки
ГрупаII. Мінерали з твердістю 3 4
	Кристалічна та зернисто-кристалічна		Виразна у трьох напрямках	Білий, сірий, жовтий		Прозорий. При ударі розпадається на ромбічні кристали. Закипає у холодному розчині соляної кислоти	У вапняках, мармурі та інших карбонатних породах.
	Кристалічна		Виразна	Білий Сірий		У розчині соляної кислоти закипає тільки в порошку під час підігріву.	Утворює породу тієї самої назви; у вапняках
ГрупаIII. Мінерали з твердістю 5 6
	Кристалічна			Чорний та темно-зелений		Просвічується. Блиск скляний	Складова частина магматичних порід
			Є більш досконала, ніж авгіт	Чорний та зелено-бурий		Виразна спайність в одному напрямку
ГрупаIV. Мінерали з твердістю 6 7
Ортолаз	Кристалічна		Виразна у двох напрямках	Білий, сірий, рожевий, червоний		На площинах спайності скляний блиск	Складова частина гранітів, сієнітів, порфітів, гнейсів та ін.
			Досконала за двома напрямками	Білий, жовтий		На площинах спайності перламутровий блиск	Складова частина вивержених гірських порід - габро, базальт
			Непомітна	Зелений, жовтий, бурий		Блиск скляний, злам раковистий	Габро, лабрадорит
				Безбарвний, білий, сірий, чорний, фіолетовий		Злам раковистий, гострий	Складова частина гранітів, гнейсів, пісків, пісковика та ін.

Таблиця 3

ОСНОВНІ ПОКАЗНИКИ ВЛАСТИВОСТЬ ГІРНИЧИХ ПОРІД

Найменування		Мінерали, що входять до складу породи. Структура породи	Середня густина, кг/м 3	Межа міцності при стисканні, МПа	Водопоглинання, %
Вивержені гірські породи
	Сірий, блакитно-сірий, рожевий та темно-червоний	Кварц, польовий шпат, слюда. Кристалічна
	Сіро-зелений до темно-зеленого	Польовий шпат, рогова обманка, іноді кварц. Кристалічна
	Сірий до темно-червоного	Польовий шпат, рогова обманка, слюда. Кристалічна
	Темно-сірий до чорного	Польовий шпат, рогова обманка. олівін. Кристалічна
Лабрадорит		Польовий шпат, авгіт, олівін, лабрадор. Кристалічна
	Сірий до темно-сірого	Польовий шпат та авгіт. Кристалічна. Дрібнозерниста
	Темний, чорний	Польовий шпат, авгіт. Сховано-кристалічна
Туф вулканічний	Рожевий до фіолетового	SiC 2 , Аl 2 Про 3 , Fe 2 O 3 . Скловато-кристалічна
Осадові гірські породи
Вапняк щільний	Сірий, жовтий	Кальцит. Щільна, аморфна, частково кристалічна
Вапняк-черепашковий	Жовтувато-білий	Уламки раковини цементовані вапняним цементом
Піщаник	Білий до темного	Кварц. Зерна кварцу з'єднані глиною, вапном, кальцитом. кремнеземом та ін.
Метаморфічні гірські породи
	Білий, рожевий до червоного	Кальцит та доломіт. Зернисто-кристалічна
	Сірий до червоного	Кварц, польовий шпат, слюда. Сланцева
	Білий до темно-вишневого	Кварц. Кристалічна

Передмова

Природні кам'яні матеріали найчастіше застосовуються в будівництві, тому що вони довговічні і не потребують додаткового сайдингу. Крім того, практично всі види натурального каміння і досить прості в монтажі. Фото, які бувають каміння, а також що таке бут, валун і галька і як ці природні матеріали використовуються в будівництві, ви дізнаєтеся з матеріалу, розміщеного на цій сторінці.

Кам'яні матеріали - це вихідний будматеріал природи, основа та початок всього матеріально-речового різноманіття на нашій планеті. Всі види будівельного каміння — це і пам'ять про минуле планети, її кам'яний літопис, з якого можна дізнатися історію Землі та її мешканців. Земна кора в тій чи іншій формі зберігає сліди великих подій минулих епох і не лише геологічних.

Одна з важливих властивостей природних кам'яних матеріалів – їхня міцність і довговічність. Усі види кам'яних матеріалів, мінерали, кристали утворювалися у різних чи однакових умовах, процесах. Ці умови поділяються на три великих групи: ендогенні, екзогенні та метаморфічні процеси. Ендогенні процеси протікають у земній корі, і пов'язані з діяльністю магм різного складу.

Екзогенні процеси протікають поблизу земної поверхнів умовах невисоких температур та нормального атмосферного тиску. Метаморфічні процеси відбуваються при гороутворення породи, коли гірські породи, що залягали на землі, переміщуються в глиб земної кори, де вони під впливом високих температур, величезних тисків і різних розчинів перетворюються на нові породи. В результаті цих трьох процесів ми маємо сьогоднішню земну кору, яка щедро наділяє нас своїм камінням і камінням.

Кожна наступна структура включена до попередніх. Це означає, що в літосфері багато геопліт, в тій чи іншій геоплит багато геоблоків і так далі. Всі ці геоблоки, літопалити та інші частини розділені між собою тріщинами. Ці тріщини, що гілкуються, утворюються в глибині земної кори при охолодженні магми, коли відбувається кристалізація основних породоутворюючих матеріалів, при повільному падінні температури з 1000°С до 350°С. Охолоджуючись, порода стискається і рветься на свої складові — плити, блоки, брили тощо. Тріщини, що часто утворилися, заповнюються залишковими розплавами, які міцно пов'язують собою породи, утворюючи в них так звані пегматитові жили. Але процеси тріщиноутворення продовжуються: відбуваються землетруси, оживають і згасають вулкани, видавлюються на поверхню гірські масиви. І при цьому каміння продовжує дробитися. Картину утворення каменів завершують сонце, вітер, вода та мороз. Зрештою, виходить велика різноманітність каміння та будівельних матеріалів, які успішно і не дуже використовують люди.

Які бувають фракції (розміри) природного будівельного каміння (з фото)

Якщо продовжити наше знайомство з камінням за принципом від великого до малого, то на поверхні землі найбільшим камінням будуть скелі, а потім — брили.

Візьмемо до уваги, що гори складаються з майбутніх скель, тобто коли руйнується гора, що має безліч тріщин, утворюються скелі, брили і малі камені.

Фракція каменю– це розмір природного каменю, виражений у міліметрах. У каменоломнях, якщо вони знаходяться не в горах, найбільшим камінням будуть блоки. Які бувають розміри природного каміння, що видобувається для каменеобробної промисловості – питання досить об'ємне. Вони бувають різними. Розрізняють кам'яні будівельні матеріали, що є справжніми пам'ятниками розмірами від 5 до 10 кубічних метрів. Такі природні кам'яні матеріали мають неабияку цінність через труднощі видобутку та транспортування. Вони призначені для монументальних пам'яток чи архітектурних конструкцій. Їх ще називають монолітами.

Нерідко моноліти досягають довжини 30 метрів. Іноді монолітні різновиди природного каміння можуть бути відпалою частиною скелі, тобто довгастою.

Види та різновиди каміння для будівництва

Види каміння для будівництва розмірами 2х 1×1,5 метра умовно вважаються унікальними, якщо вони не мають тріщин. Вони призначаються на будівництво монументальних споруд, пам'ятників, скульптур, декоративних рельєфів, монолітних колон тощо.

Види каміння для будівництва розмірами більше одного кубічного метра називаються штучним камінням. Їхнє призначення досить різноманітне.

Говорячи про те, які бувають види каміння, назви штучний камінь, унікальний камінь та монументальний камінь використовуються фахівцями каменеобробної промисловості, архітекторами та скульпторами.

Глибами називають грубоуламкові камені, що мають ребра розмірами, що перевищують 50-100 сантиметрів. Як правило, вони поліедричні, тобто багатогранні та багатокутні. Глиба може бути дуже великою. Від скелі її відрізняє те, що вона лежить на поверхні ґрунту. Не має тріщин брила може стати заготівлею для того чи іншого монумента.

Такі природні кам'яні матеріали у будівництві, як базальтові блоки на вертикальні стовпи, що мають п'ять чи шість граней, раніше використовувалися для виготовлення захисних споруд. Бувають також стовпи - псевдоморфози, скам'янілості, але вони є нечастим явищем у гірських породах.

Далі, трохи осторонь цього списку, стоять камені осадових гірських порід, які також мають свої блоки (або скелі), брили, але в більшості випадків, завдяки своїй пластовій будові, вони поділяються на плити, плитняк і пластини. З ними ми ознайомимося трохи згодом.

Камені, що видобуваються в каменоломнях, що мають розміри менше, ніж у штучного каміння, використовуються для виробництва блоків, плит, бруківки, шашки, бордюрного або бортового каменю та багато іншого.

Усі камені, які залишаються осторонь виробництва такого геометричного кам'яного матеріалу, є бутом, гравієм, (гранотсівом) або брекчією — обрізками і осколками нарізаних плит.

Побутовий камінь – що це таке?

Бут - бутовий камінь також у багатьох знаходиться в горах у вигляді уламків брил, скель і гір.

Найчастіше у будівництві використовується бут. То що це таке – бутовий камінь, і яка сфера його застосування? Бутовий камінь (бут) – це великі шматки, уламки неправильної форми з довжиною ребра 150-500 міліметрів. Бутовий камінь розрізняють по породах та міцності. По міцності бутовий камінь буває: низькоміцний (25-100 МПа), середньої міцності (150400 МПа) та високоміцний – понад 500 МПа. Бутовий камінь застосовується для кладки фундаментів, стін, підпірних стінок, каналізаційних каналів, гідротехнічних споруд, для облицювання цегляних стін та спорудження багатьох малих архітектурних форм.

Різновид бутового каменю- ( , Галечник з довжиною ребра до 300 мм).

Зверніть увагу на фото цього будівельного каменю: камінь характеризується тим, що він має закруглені сторони, але разом з тим у нього можуть бути деякі гострі ребра. Іноді він є частиною валунів. Такий камінь також має фракцію від 15 до 30 сантиметрів, він добірний - вибирається з русла струмків і річок. Якщо частина валуна має розміри ребер більше півметра, такий камінь іноді називають булыгой. Камінь камінь це ще не камінь, але, як і камінь, він здавна використовується для мощення доріг. Камінь каміння — це продукт не дуже довготривалого оброблення водою бутового каменю.

Щебінь і гравій - види натурального каміння

Багатокутне, багатогранне каміння, що має розміри менше 15 сантиметрів, а точніше від 5 до 15 см, називаються щебенем. Він виходить дробленням та розсіванням гірських порід, шлаків тощо. Природний щебінь називається деревом. Щебінь застосовують як заповнювач бетону, баласту залізничних колій, при влаштуванні автомобільних доріг, для утворення дренованих шарів і т.п. Відповідно до призначення щебеню пред'являються різні вимоги щодо міцності, крупності, зернового складу, наявності домішок.

Камені менших розмірів називаються гравієм. Гравій (від французького Gravier) - це окатані уламки гірських порід, розміром від 1-2 до 10-20, рідше 50 міліметрів. Гравій застосовується як заповнювач бетону, для влаштування дорожнього одягу та баластного шару, залізницьдля водопровідних фільтрів, зворотних фільтрів гідротехнічних споруд і т.д.

Валун – це вид кам'яних матеріалів

Обкатані льодовиками або бурхливими гірськими потоками річок, або морськими прибоями, каміння стає кругляком — валунами, галечником і галькою. До кругляка також відносяться округлі камені, утворені іншими природними процесами.

Спочатку розберемо, що таке валун і як його застосовують у будівництві. Валун - це уламок гірської породи, головним чином гранітів і вапняків, зазвичай трохи закруглений, розміром від 20 см до 10 метрів і більше в діаметрі. Іноді у літературі первісний розмір валуна дається з десяти сантиметрів.

Слід зазначити, що наведені початкові розміри валунів морально застаріли, якщо можна висловитися у цій тематиці. Психологічно розміри валунів у свідомості людей асоціюються з півметровими та більш округлими каменями. Безглуздо, наприклад, називати валуном обточений водою плоский камінь, навіть якщо його довжина становить 50 сантиметрів. Таке каміння може швидше асоціюватися з галечником. Валун може отримати своє закруглене тіло та завдяки процесам вивітрювання. Як видно з характеристики валунів, вони можуть бути дуже вражаючих мас, як і брили.

Великі валуни, явних округлих форм, що знаходяться на скелях, називаються неваляшами.

Особливо вони привабливі, коли їх можна хитнути людською силою. Частини, уламки більш малих валунів, приблизно до метра в довжину, як повідомлялося, іноді називають булыгами. Булига може бути і частиною, що відокремилася, розмивається річкою гірської породи. Така «свіжа» булыга внаслідок обточування водою (багато дрібних камінців, крихти і піску, що у воді) з часом знову стає валуном — тобто повністю округленої форми. Валуни застосовуються в ландшафтному дизайні як кам'яні домінанти, тобто центральні камені того чи іншого місця пейзажу. Міцні валуни затребуваних порід використовуються у скульптурній справі, а також можуть стати сировиною для виробних потреб.

Галечник – це кам'яний будівельний матеріал

Галечник- це уламки твердої гірської породи овальної, кулястої, еліпсоїдної форм діаметром від 10 до 20 сантиметрів і більше, окатані дією текучої води. Галечник - це результат обробки каменів водою в гірських струмках, річках та на морських, океанічних узбережжях. Галечник завжди гладкий, якщо він не розколотий. Існує чимало різночитань у визначенні круглого каміння таких розмірів (фракцій). Іноді в подібних випадках йдеться про кругляк, іноді про голяка. Мабуть, тут зіграли свою роль діалекти та традиції.

Що ж до голяка, то цей будівельний камінь справді є справжнім галечником і до того ж для деяких країв це улюбленіше слівце. Однак якщо подивитися в суть назви, то голяка іноді правомірно визначати як голяка, а не галечник. Його назва говорить сама за себе, вона гола. Виходить так: голий галечник – це голяка. Голя гол від так званої «сорочки». Сорочка каміння - це їх забарвлення, що є результатом лежання на суші під сонцем - тобто вицвітанням. Вицвілий, збляклий зовнішній шар валунів і галечника має товщину від міліметра до декількох міліметрів. Камінь же, що постійно або часто у воді, не втрачає свого початкового забарвлення, він постійно підшліфовується водою і піщинками.

Галечник застосовується в основному як декоративно-облицювальний кам'яний матеріал. При відповідній підготовці з галечника роблять вимощення, бруківки, малі архітектурні форми тощо.

Галька – це вид будівельного каміння

Галька- це уламки твердої породи овальної, кулястої або яйцеподібної форми, діаметром від 1 до 10 сантиметрів, обгорнуті дією текучої води (річок, струмків, гірських і льодовикових потоків або морських прибережних хвиль). Говорячи про те, що таке галька, не можна не відзначити, що морська галька, в середньому, має більш плоску форму, ніж річкова. Плоскую гальку ще називають лещадною. Така галька застосовується в декоративному облицюванні малих архітектурних форм та мозаїках. Неплоска галька також застосовується в облицюваннях, дренованих шарах і комбінованих кладках.

Подивіться на фото, що таке галька, і як використовується у будівництві:

Які бувають круглі камені та їх фото

Можна ознайомитися з цілим рядом незвичайних круглих каменів, що зустрічаються в природі, але через свою рідкість не вживаються у традиційних будівельних справах.

Насамперед, це кам'яні кулімайже ідеальних форм. Ці кулі є загадкою природи, вони бувають різних розмірів і як мінімум трьох порід: піщаникові, обсидіанові та гранітні. Такі нерозгадані кам'яні знайди стають експонатами музеїв та національних заповідників.

Іншим видом кам'яних округлих тіл є так звані в геології «нецьку», названі на кшталт японських та китайських мініатюрних статуеток. Нецьку - це бугристі утворення осадових порід, які, по суті, є зліпками з газових порожнин у м'яких гірських породах. Згодом вони тверднуть і на світ з'являються дуже примітні кам'яні тіла, що нагадують абстрактні пластичні фігури.

Таке каміння стає окрасою ландшафтів, парків, садів.

Подібно до нецку в м'яких гірських породах утворюються різноманітні жовна, виконані польовим шпатом або кварцполівошпатовими агрегатами, фосфоритами та іншими подібними мінералами. Жовна мають різноманітні округлі форми. Розміри жовна невеликі, нецке ж можуть бути розмірами більше метра в діаметрі.

Зовсім інакше утворюються звані вулканічні бомби. Вони мають найрізноманітніші округлі, шорсткі тіла з застиглої лави. Лата, що вилітає з кратерів вулканів, обертається в повітрі подібно до закручених дзиги, завдяки чому встигає значно затвердіти в польоті. Падаючи на ґрунт вулканічні бомби, розбиваються або деформуються, часто залишаючись округлими негладкими каменями. Лава ж, що потрапляє у воду, має схильність до утворення подушечноподібних форм. А на Гавайських островахвулканічна лава утворює зовсім екзотичні утворення, які називають «пахоехое». Вони являють собою форми, що нагадують бухти канатів або уривки канатів. Це відбувається через те, що лава повільно сповзає по пологих схилах вулкана і одночасно остигає і закручується подібно до рулонів матерії.

Маленькі застигли лавові камені називаються лапіллі. Вони бувають як круглих форм, і рваними шматками лави. Серед найменших округлих каменів, що рідко зустрічаються в природі, можна виділити так звані сфероліти. Вони схожі на перлини, тільки не мають подібних перлів сяйва. Утворюються сфероліти з кальциту, що капає зі стель печер у калюжі. Цей самий кальцит, що несеться ґрунтовими водами, поступово утворює в печерах всім відомі сталактити і сталагміти. Стактити, що зростаються між собою, і сталагміти утворюють так звані сталагнати, схожі на кам'яні стовбури.

Види кам'яних природних матеріалів, їх класифікація та властивості

Говорячи про класифікацію кам'яних матеріалів не можна не згадати про самоцвіти, жеоди з халцедонами, елтиші (окремо трапляються на зарослому ґрунті круглі камені), метеорити, скам'янілості, конкреції і, наприклад, тектити, які підкорюють красою і дивують формами.

Осідаючи на дні річок та озер, морів та океанів маленькі частинки утворюють нові камені — гірські породи осадового походження. Деякі гірські породи осадового походження виникають завдяки життю тих чи інших мікроорганізмів. Осідаючи шарами, вони утворюють пласти осадових порід. Чим нижче занурюються такі пласти, тим твердіше вони стають. Внаслідок цього з'являються нові кам'яні матеріали. І вони цікаві з погляду їхніх форм.

Осадові породи дають нам свої блоки, брили, валуни. Усі грубоуламкові камені осадових порід стають бутом, щебенем, гравієм або валунами, булыгами, галечником, галькою, якщо вони потрапляють під природну обробку водою. Осадові породи, що мають у своїй окремості менші пласти, дають нам плити, плитняк і пластини.

Природні (натуральні) кам'яні матеріали у будівництві

Кам'яні плити можуть бути різної товщини. Добре всім відомі стародавні дольмени складені з плит завтовшки до сорока сантиметрів. Розламані більш тонкі пласти або плити дають як блоковий камінь, так і постільний камінь, або плитняк і пластини.

Блоковий природний каміньхарактеризується більш-менш рівними сторонами та паралелепіпедоподібністю. Розміри такого каменю варіюються по ребрах від 10 до 100 сантиметрів. Більше каміння вже відомі нам як блоки. Блоковий камінь завжди постелістий, це означає, що якісь дві протилежні його сторони приблизно паралельні та рівні. У блокового каменю, як правило, всі протилежні сторони рівні і відносно паралельні. Постелість каменю — це його здатність «стелитися», тобто стійко укладатися завдяки своїй формі. Блоковий камінь – чудовий матеріал для будівництва.

Постелистий каміньвідрізняється від блокового тим, що він має, як правило, лише дві рівні паралельні сторони, тому він схожий на уламки плит. Постелистий камінь завдяки шпильці може стати блоковим, тому це гарний кам'яний матеріал для будівництва.

Плитнякхарактеризується своєю абсолютною схожістю на уламки нетовстих кам'яних плит. Товщина плитняку від одного сантиметра до п'яти-десяти сантиметрів. Цей вид каменю своїми пласкими сторонами показує ті чи інші неправильні багатокутні фігури. Плитняк є відмінним матеріалом для облицювання стін, вимощення та сходів.

Пластини- Це тонкий кам'яний матеріал, назва якого говорить сама за себе. Товщина пластин менше одного сантиметра. Пластини зручні при облицюванні стін, стель, у наборі мозаїчних візерунків та панно.

Осадові гірські породидають не тільки плити, плитняк, постелістий камінь та пластини, але й вищеописані брили, бут, щебінь, гравій та різноманітний кругляк, але й не тільки це. Потрапляючи під вплив ґрунтових вод, осадові гірські породи, насамперед вапняк, дають так званий карстовий камінь.

Карстовий каміньхарактеризується масовою наявністю у своїх формах дірок та вищірбин. Це своєрідний неміцний декоративний кам'яний матеріал.

Які бувають види та різновиди природного каміння (таблиця)

Загальна таблиця різновидів природних каміння, придатних для будівельних справ, може виглядати так:

Назва	Розміри	Основні характеристики	Застосування
Блоки	Понад 10 кубічних метрів	Має відносно прямокутні форми та приблизно паралельні сторони	У фундаментах, гігантських кладках, монументальних пам'ятниках і в каменеобробній промисловості.
Монументальне каміння	Від 5 до 10 м3		Виготовлення пам'ятників, скульптур, стел, колон, перекриттів
Унікальне каміння	Від 2х 1 х 1,5 метра	Не мають тріщин. Відрізняються міцністю та декоративним забарвленням	Виготовлення пам'ятників, скульптур, стел, колон, квадр, плит. Використання в циклопічних кладках
Штучне каміння	Більше 1 м3	Не мають тріщин. Відрізняються міцністю порід та декоративним забарвленням	Виготовлення пам'ятного каміння, скульптур, квадриг, ваз, чаш тощо, а також блоків, каменю, бортового та бордюрного каменю.
Глиби	Від 50 см до 10 метрів і більше	Мають неправильні форми, багато граней, іноді з тріщинами	Великі брили іноді служать сировиною для каменеобробної промисловості та пам'ятників. Малі брили використовуються в фундаментах, великих кладках та ландшафтному дизайні.
Стовпи	За кілька метрів	Мають відносно рівні сторони, іноді 5-6 граней.	Використовуються як сировина для блокового каменю та ін.
Валуни	Від 20 см до 10 м завдовжки	Мають закруглені форми	Використовуються як сировина для скульптур та у ландшафтному дизайні.
Плити	Товщина від 10 см і більше	Характеризуються наявністю двох відносно рівних та паралельних сторін	Суто ексклюзивне. Можуть бути використані як сировина для каменеобробної промисловості.
Бут	Від 15 до 50 см	Губокоуламковий кам'яний матеріал	У кладці фундаментів, стін, малих архітектурних форм
Плитняк	Товщина плит від 1 до 10 см	Міцні уламки нетовстих кам'яних плит	Облицювання стін, вимощення, сходів. Кладка підпірних стінок, парканів та стовпів
Галечник	Від 10 до 20 см	Уламки гірських порід овальних, шароподібних, еліпсоїдних форм з гладкою поверхнею	Облицювання стін, стовпів, парканів, басейнів та вимощення. Зведення малих архітектурних форм
Щебінь, дерево	Від 5 до 15 см	Кутасте невелике каміння	У бутових кладках, у дренюючих шарах, у бетоні як заповнювач
Гравій	До 50 мм	Маленькі уламки гірських порід	Використовується як заповнювач бетону, в дорожніх насипах, в дренованих шарах і т.д.
Галька	Від 1 до 10 см	Має овальну, кулясту або яйцеподібну форму	У декоративних облицюваннях, що дренують шарах і як заповнювач бетону.
Пластини	Товщина від 1 до 10мм	Тонкі, тендітні кам'яні окремості	В ексклюзивних облицюваннях, мозаїках та у вітражах

ПРИРОДНІ КАМ'ЯНІ МАТЕРІАЛИ.

Природними кам'яними матеріалами називаються матеріали та вироби, що отримуються механічною обробкою (подрібненням, розколюванням, розпилюванням тощо) гірських порід.

Природний камінь поряд з деревиною був першим будівельним матеріалом, використовуваним людиною. З глибини століть прийшли пам'ятники архітектури, зведені з природного каменю: одне з найдавніших спорудСтоунхендж в Англії, піраміди в Єгипті, храми Стародавню Грецію. Середньовічні замкиі храми, збудовані з природного каменю, можна знайти у кожній країні.

Природний камінь, що застосовується безпосередньо як будівельний матеріал, приваблює своєю декоративністю та довговічністю.

У вигляді облицювання його застосовували архітектори 18-19 століть, всі царські палати були облицьовані родонітом, малахітом, привезеним з Уралу. Висока стійкість природних кам'яних матеріалів робить їх незамінними для гідротехнічних споруд, дорожнього та мостового будівництва та у багатьох інших випадках. Коли необхідно забезпечити високу довговічність споруди.

Пористі камені, такі як черепашник або вулканічний туф, дуже ефективні як місцевий матеріал для зведення стін замість цегли та інших штучних стінових матеріалів, оскільки енерговитрати на їх видобуток незрівнянно менші, ніж випал цегли або виготовлення бетонних панелей і блоків (з урахуванням виробництва цементу та арматури).

Також природні кам'яні матеріали грають роль сировини: його застосовують у кераміки, при виготовленні скла, при виробництві портландцементу та інших в'яжучих. Величезна кількість піску, гравію та щебеню використовується для приготування бетонів та розчинів як заповнювача.

Загальна частка витрат у будівництві на ці матеріали, які називають «нерудними матеріалами», перевищує 20%.

Знайомство з природними кам'яними матеріалами доцільно розпочинати вивчення властивостей основних гірських порід і мінералів.

Гірська порода– це природний мінеральний агрегат, що складається з одного мінералу (мономінеральна порода) або кількох мінералів (полімінеральна порода)

Мінерал(Від лат. minera– руда) - це фізично та хімічно однорідна речовина, що утворилася внаслідок складних фізико-механічних процесів на поверхні та в глибинах землі.

У природі знайдено понад 3 тис. мінералів, але лише деякі з них утворюють великі скупчення; такі мінерали називають породотворчими.

КЛАСИФІКАЦІЯ ПРИРОДНИХ КАМ'ЯНИХ МАТЕРІАЛІВ.

Для того, щоб легше розібратися в різноманітті гірських порід та виявити причини у відмінності їх властивостей, доцільно скористатися класифікацією гірських порід, основою якої є їх походження (генезис). Принципи такої класифікації були запропоновані ще, а в сучасному виглядівона була доопрацьована російськими вченими-Лессінгом, та ін.

Генетична класифікація гірських порід враховує умови їх утворення, які визначають будову і, отже, властивості порід. Природні кам'яні матеріали за походженням поділяються на групи.

Магматичні

Опадові

Метаморфічні

Масивні

Уламкові

Хімічні опади

Органогенні відкладення

Мех-ие опади

Продукт перекристалізації магмат. порід

Продукт перекристалізації осадових порід

Глибинні

Граніт, сієніт, габро

Вилилися

Порфір, базальт.

Вулканічні попели, пемзи, туфи.

Гіпс, вапно.

Крейда, черепашник, діатоміти, трепели, опоки.

Пісок, гравій, глина

Сцементовані

СаО × Аl2O3 та особливістю твердіння глиноземистого цементу є його твердіння тільки при помірних температурах не вище 250С

При твердінні глиноземистого цементу протікають наступні реакції:

2(СаО × Al2O3) + 11H2O = 2CaO× Al2O3× 8H2O+ 2Al(OH)3

утворюється гідроалюмінат кальцію і надає міцності глиноземистого цементу.

Властивості.

Марка глиноземистого цементу визначається так само як і звичайного портландцементу, але не в 28-ми добовому, а в 3-х добовому віці, тому що глиноземистий цемент твердне дуже швидко. Марки М400, М500 та М600.

Терміни схоплювання такі ж, як і у звичайного портландцементу. Тепловиділення в 1,5 рази вище, ніж у звичайного портландцементу.

Особливістю глиноземистого цементу є його підвищена жаростійкість до 15000С. Глиноземистий цемент добре протистоїть корозійної стійкості 1-го виду і магнезіальної корозії, але погано протистоїть впливу кислот і лугів.

Застосування.

Глиноземистий цемент застосовується для швидкотвердіючих та жаростійких бетонів та розчинів. На основі глиноземистого цементу виготовляють розширювальні та безусадкові цементи, які використовують при