Какой природный материал можно использовать для поделок. Интересные сведения о природных камнях

На первоначальном этапе своего формирования наша планета состояла из каменных пород, воды, огня, а формировалась среди рёва вулканов, сверкающих молний и постоянных столкновений друг с другом литосферных плит. Горы, наползая друг на друга, разрушали, крошили и нещадно калечили друг друга, в результате чего малые и большие камни откалывались от молодых скал и катились вниз, разрушая всё на своём пути.

Со временем планета начала потихоньку успокаиваться, но процесс дробления горных пород до сих пор не завершился: земля периодически содрогается, круша скалы и перемалывая их на малые и большие камни.

Натуральными камнями называют появившиеся в результате дробления твёрдые куски горных пород. По своей структуре, фактуре и составу они сильно отличаются друг от друга, а потому их видов чрезвычайно много: это и мрамор, и гранит, и известняк, а также сланцы, ракушечник, базальт.

Одни из них были образованы на суше, другие – под воздействием пресной или морской воды. Например, некоторые глыбы были сформированы благодаря моллюскам, которые умирая, опускались на дно, устилая его раковинами и панцирями. Со временем слой становился толще, плотнее и через какое-то время разрушался, не выдерживая собственного веса, вследствие чего частицы раковин перемешивались и образовывали глыбы.

Натуральные камни, являют собой остатки:

Разрушенных осадочных пород (75%), которые были сформированы в результате различных эрозийных процессов, прежде всего – выветривания и разрушения горных пород, механического или физического выпадения из воды осадка, жизнедеятельности организмов. Среди наиболее известных названий камней – известняк (природный камень белого цвета, состоящий из карбоната кальция), песчаник (состоит из частиц кварца) и мрамор – природный камень, который появился при преобразовании известняка и доломита;
Метаморфических пород (около 20%) – магматические и осадочные породы, что были образованы внутри планеты и изменились под влиянием различных физико-химических процессов, прежде всего, давления водных и газовых растворов и высокой температуры. Самый известный натуральный камень этого вида является кварцит, состоящий из слюды и кварца;
Магматических пород, что были выброшены вулканами наружу из недр Земли. Самым известным видом является гранит – одна из наиболее твёрдых, прочных и плотных пород. Цвет этого камня чрезвычайно разнообразен: серый, красный, коричневый, зелёный.

Процесс добывания

Добывают природный камень повсюду и на всех материках. Обычно транспортировка обходится недешево (на стоимость оказывает влияние не только качество породы, но и метод добычи и затрат на перевозку: добывая камни Земли очень важно сохранить вид горной породы).

Поскольку натуральные камни обладают разной прочностью и твёрдостью, для их добычи используют разные методы и оборудование.

Для этого месторождение вскрывают, создавая вертикальную шахту, ведущую внутрь карьера. Многие страны используют буровзрывной способ и метод воздушной подушки: при помощи буров делают отверстие, закладывают заряд или закачивают воздух.

В результате порода распадается на куски (хоть эти способы дешёвые, ценные свойства породы теряются, потому как она сильно дробится, что ведёт к значительным потерям сырья). Более дорогим, хоть и эффективным методом является камнерезный: он позволяет добывать природный камень без особых потерь.

Размеры

Натуральные камни бывают разных размеров: самый большой камень – это скала (образуется после того, как разрушается гора, имеющая большое число трещин), за ним идут глыбы, блоки, монолиты и более мелкие камешки. Те, которые используют в строительстве, могут иметь как малые размеры, так и являться настоящими гигантами: большой камень нередко имеет размеры, превышающие 10 кубических метров (эти монолиты особенно ценны из-за сложности добычи и транспортировки). Большие камни, которые не имеют трещин, делят на:

Блоки – большие камни прямоугольной формы, размер которых превышает десять кубометров, их используют при закладывании фундаментов, циклопической кладки, в монументальных памятниках;
Монументальный – от 5 до 10 м3, из него изготавливают памятники, скульптуры, перекрытия;
Уникальный – размер 2х1х1,5 м, из него создают памятники, скульптуры, колонны;
Штучный – размер превышает 1 м3, изготавливают квадрыги, скульптуры, вазы, чаши, а также блоки, булыжники, бордюрный натуральный камень.

На этом классификация по размерам не заканчивается, например, высота валунов составляет от 20 см до 10 м, щебень имеет от 5 до 15 см, галька – от 1 до 10 см, а самыми маленькими считаются тонкие пластины (их используют для облицовки, в мозаиках и витражах) – от 1 до 10 мм.

Твёрдость породы

Ещё одной важной характеристикой каменных природных материалов являются такие свойства, как их прочность и долговечность, то есть способность сохранять свои качества вне зависимости от внешнего воздействия. По этому показателю натуральные камни делят на:

Высокодолговечные – начинают разрушаться через шестьсот лет, к ним относят кварциты и мелкозернистые граниты;
Долговечные – начинают крошиться через два столетия (крупнозернистые граниты);
Относительно долговечные – разрушение начинается через сто лет (белый мрамор, плотный известняк, доломиты);
Недолговечные – рассыпаться начинают уже через четверть века (цветной мрамор, пористый известняк, гипс).

Давая характеристику породе, учитывают также её структуру: размеры и форму минеральных зерен, степень кристаллизации, зернистость (насколько равномерно распределены минеральные зёрна и есть ли пустоты). Например, дабы узнать, какой камень долговечнее, достаточно посмотреть на его составные: мелкозернистая структура прочнее породы с крупными зёрнами или неравномерной структурой.

Большой камень, зернистая структура которого неравномерна, плохо устойчив к влияниям окружающей среды: различной величины зёрна минералов при смене температурного режима расширяются по-разному, из-за чего большие камни трескаются, а если в трещины попадает вода, натуральные камни продолжают разрушаться.

Облицовочные материалы

Если в прежние времена большой камень нередко использовали для возведения грандиозных, долговечных сооружений (например, пирамид), то в настоящее время им больше пользуются как облицовочным материалом, украшая дворцы, храмы, усадьбы, обыкновенные дома: природный камень износостойкий, устойчив к морозам и практически не впитывает воду.

Естественно, такой природный камень должен хорошо подаваться обработке, принимая нужную форму, а также должен быть красив (по этой причине для облицовки подходит далеко не каждый вид).

В этом случае немаловажную роль играют такие свойства камней, как рисунок, фактура и цвет камня. Стоит заметить, что каждый кусок имеет уникальный рисунок, а потому в природе вряд ли найдётся две одинаковых глыбы. Произошло это потому, что они являют собой разные сочетания и смеси различных по составу кристаллических минеральных зёрен, вплоть до вкраплений органических и неорганических остатков.

Дабы добиться нужного вида, облицовочные материалы поддаются обработке (способ обработки зависит от зернистости и цвета). Облицовочный камень являет собой дорогой материал из-за того, что в процессе добычи должны сохраняться все его свойства, следовательно, затраты как на добычу, так и на обработку, немалые (и это несмотря на то, что залегает облицовочный натуральный камень неглубоко).

Добывают его аккуратно, блоками, делая всё возможное, дабы не появились трещины. При добыче используют наиболее дорогостоящий метод: породу режут камнерезными машинами или, если она очень легко разрушается, используют термоструйный метод, вырезая из массива с помощью терморезаков блоки, после чего им предают нужную форму.

Предисловие

Природные каменные материалы чаще всего применяются в строительстве, так как они долговечны и не нуждаются в дополнительном сайдинге. Кроме того, практически все виды натуральных камней и достаточно просты в монтаже. Фото, какие бывают камни, а также что такое бут, валун и галька и каким образом эти природные материалы используются в строительстве, вы узнаете из материала, размещенного на этой странице.

Каменные материалы — это исходный стройматериал природы, основа и начало всего материально-вещественного разнообразия на нашей планете. Все виды строительных камней — это и память о прошлом планеты, ее каменная летопись, из которой можно узнать историю Земли и ее обитателей. Земная кора в той или иной форме хранит следы великих событий прошедших эпох и не только геологических.

Одно из немаловажных свойств природных каменных материалов – их прочность и долговечность. Все виды каменных материалов, минералы, кристаллы образовывались в разных или одинаковых условиях, процессах. Эти условия разделяются на три больших группы: эндогенные, экзогенные и метаморфические процессы. Эндогенные процессы протекают в земной коре, и они связаны с деятельностью магм различного состава.

Экзогенные процессы протекают вблизи от земной поверхности в условиях невысоких температур и нормального атмосферного давления. Метаморфические процессы происходят при горообразованиях породы, когда залегавшие на земле горные породы перемещаются в глубь земной коры, где они под влиянием высоких температур, огромных давлений и различных растворов преобразуются в новые породы. В результате этих трех процессов мы имеем сегодняшнюю земную кору, щедро наделяющую нас своими камнями и каменьями.

Каждая последующая структура включена в предыдущие. Это значит, что в литосфере много геоплит, в той или иной геоплите много геоблоков и так далее. Все эти геоблоки, литоплиты и прочие части разделены между собой трещинами. Эти ветвящиеся трещины образуются в глубине земной коры при остывании магмы, когда происходит кристаллизация основных породообразующих материалов, при медленном падении температуры с 1000°С до 350°С. Охлаждаясь, порода сжимается и рвется на свои появившиеся составляющие — плиты, блоки, глыбы и тому подобное. Часто образовавшиеся трещины заполняются остаточными расплавами, которые накрепко связывают собой породы, образуя в них так называемые пегматитовые жилы. Но процессы трещинообразования продолжаются: происходят землетрясения, оживают и затухают вулканы, выдавливаются на поверхность горные массивы. И при этом камни продолжают дробиться. Картину образования камней завершают солнце, ветер, вода и мороз. В конце концов, получается большое разнообразие камней и строительных материалов, которые успешно и не очень используют люди.

Какие бывают фракции (размеры) природных строительных камней (с фото)

Если продолжить наше знакомство с камнями по принципу от большого к малому, то на поверхности земли самыми большими камнями будут скалы, а затем — глыбы.

Примем во внимание, что горы состоят из будущих скал, то есть когда разрушается гора, имеющая множество трещин, образуются скалы, глыбы и более малые камни.

Фракция камня – это размер природного камня, выраженный в миллиметрах. В каменоломнях же, если они находятся не в горах, самыми большими камнями будут блоки. Какие бывают размеры природных камней, добываемых для камнеобрабатывающей промышленности – вопрос достаточно объемный. Они бывают самыми разными. Различают каменные строительные материалы, представляющие собой настоящие монументы размерами от 5 до 10 кубических метров. Такие природных каменных материалов имеют немалую ценность из-за трудности добычи и транспортировки. Они предназначаются для монументальных памятников или архитектурных конструкций. Их еще называют монолитами.

Нередко монолиты достигают длины в 30 метров. Иногда монолитные разновидности природных камней могут быть отпавшей частью скалы, то есть продолговатой .

Виды и разновидности камней для строительства

Виды камней для строительства размерами 2х 1×1,5 метра условно считаются уникальными, если они не имеют трещин. Они предназначаются для строительства монументальных сооружений, памятников, скульптур, декоративных рельефов, монолитных колонн и т.п.

Виды камней для строительства размерами более одного кубического метра называются штучными камнями. Их предназначение довольно разнообразно.

Говоря о том, какие бывают виды камней, названия штучный камень, уникальный камень и монументальный камень используются специалистами камнеобрабатывающей промышленности, архитекторами и скульпторами.

Глыбами называют грубообломочные камни, имеющие ребра размерами, превышающими 50-100 сантиметров. Как правило, они полиэдричны, то есть многогранны и многоугольны. Глыба может быть весьма большой. От скалы ее отличает то, что она лежит на поверхности грунта. Не имеющая трещин глыба может стать заготовкой для того или иного монумента.

Такие природные каменные материалы в строительстве, как базальтовые блоки на вертикальные столбы, имеющие пять или шесть граней, раньше использовались для изготовления защитных сооружений. Бывают также столбы — псевдоморфозы, окаменелости, но они нечастое явление в горных породах.

Далее, несколько в стороне от этого списка, стоят камни осадочных горных пород, которые также имеют свои блоки (или скалы), глыбы, но в большинстве случаев, благодаря своему пластовому строению, они разделяются на плиты, плитняк и пластины. С ними мы ознакомимся чуть позже.

Камни, добываемые в каменоломнях, имеющие размеры меньше, чем у штучных камней, используются для производства блоков, плит, брусчатки, шашки, бордюрного или бортового камня и многого другого.

Все камни, которые остаются в стороне от производства такого геометрического каменного материала, являются бутом, гравием, (гранотсевом) или брекчией — обрезками и осколками нарезанных плит.

Бутовый камень – что это такое?

Бут — бутовый камень также во множестве находится в горах в виде обломков глыб, скал и гор.

Чаще всего в строительстве используется бут. Так что же это такое – бутовый камень, и какова сфера его применения? Бутовый камень (бут) — это крупные куски, обломки неправильной формы с длиной ребра 150-500 миллиметров. Бутовый камень различают по породам и по прочности. По прочности бутовый камень бывает: низкопрочный (25-100 МПа), средней прочности (150400 МПа) и высокопрочный — свыше 500 МПа. Бутовый камень применяется для кладки фундаментов, стен, подпорных стенок, канализационных каналов, гидротехнических сооружений, для облицовки кирпичных стен и для сооружения многих малых архитектурных форм.

Разновидность бутового камня — ( , галечник с длиной ребра до 300 мм).

Обратите внимание на фото этого строительного камня: булыжник характеризуется тем, что он имеет закругленные стороны, но вместе с тем у него могут быть и некоторые острые ребра. Иногда он представляет из себя части валунов. Такой камень также имеет фракцию от 15 до 30 сантиметров, он отборный — выбирается из русл ручьев и рек. Если часть валуна имеет размеры ребер больше полуметра, то такой камень иногда называют булыгой. Булыжный камень это еще не булыжник, но, как и булыжник, он издревле используется для мощения дорог. Булыжный камень — это продукт не очень долговременного обрабатывания водой бутового камня.

Щебень и гравий — виды натуральных камней

Многоугольные, многогранные камни, имеющие размеры менее 15 сантиметров, а точнее от 5 до 15 см, называются щебнем. Он получается дроблением и рассевом горных пород, шлаков и т.п. Природный щебень называется дресвой. Щебень применяют в качестве заполнителя бетона, балласта железнодорожных путей, при устройстве автомобильных дорог, для образования дренирующих слоев и т.п. В соответствии с назначением к щебню предъявляются различные требования в отношении прочности, крупности, зернового состава, наличия примесей.

Камушки меньших размеров называются гравием. Гравий (от французского Gravier) — это окатанные обломки горных пород, размером от 1-2 до 10-20, реже 50 миллиметров. Гравий применяется в качестве заполнителя бетона, для устройства дорожной одежды и балластного слоя, железных дорог, для водопроводных фильтров, обратных фильтров гидротехнических сооружений и т.д.

Валун – это вид каменных материалов

Обкатанные ледниками или бурными горными потоками рек, или морскими прибоями камни становятся кругляком — валунами, галечником и галькой. К кругляку также относятся округлые камни, образованные другими природными процессами.

Сначала разберем, что такое валун и как его применяют в строительстве. Валун — это обломок горной породы, главным образом гранитов и известняков, обыкновенно слегка закругленный, размером от 20 сантиметров до10 метров и более в диаметре. Иногда в литературе первоначальный размер валуна дается с десяти сантиметров.

Следует заметить, что приведенные первоначальные размеры валунов морально устарели, если так можно выразиться в данной тематике. Психологически размеры валунов в сознании людей ассоциируются с полуметровыми и более округлыми камнями. Нелепо, к примеру, называть валуном обточенный водой плоский камень, даже если его длина составляет 50 сантиметров. Такие камни могут скорее ассоциироваться с галечником. Валун может получить свое закругленное тело и благодаря процессам выветривания. Как видно из характеристики валунов, они могут быть весьма впечатляющих масс, как и глыбы.

Большие валуны, явных округлых форм, находящиеся на скалах, называются неваляшами.

Особенно они привлекательны, когда их можно качнуть человеческой силой. Части, осколки более малых валунов, приблизительно до метра в длину, как уже сообщалось, иногда называют булыгами. Булыга может быть и отделившейся частью размываемой рекой горной породы. Такая «свежая» булыга в результате обточки водой (множеством мелких камешков, крошки и песка, несущихся в воде) со временем опять становится валуном — то есть полностью округленной формы. Валуны применяются в ландшафтном дизайне в качестве каменных доминант, то есть центральных камней того или иного места пейзажа. Крепкие валуны затребованных пород используются в скульптурном деле, а также могут стать сырьем для поделочных нужд.

Галечник – это каменный строительный материал

Галечник — это обломки твердой горной породы овальной, шароподобной, эллипсоидной форм диаметром от 10 до 20 сантиметров и более, окатанные действием текучей воды. Галечник — это результат обработки камней водой в горных ручьях, реках и на морских, океанических побережьях. Галечник всегда гладок, если только он не расколот. Существует немало разночтений в определении круглых камней таких размеров (фракций). Иногда в подобных случаях говорится о кругляке, иногда о голыше. Видимо здесь сыграли свою роль диалекты и традиции.

Что же касается голыша, то этот строительный камень действительно есть настоящий галечник и к тому же для некоторых краев это более любимое словцо. Однако если посмотреть в суть названия, то голыш иногда правомерно определять как голыш, а не галечник. Его название говорит само за себя, он голый. Получается так: голый галечник — это голыш. Голыш гол от так называемой «рубашки». Рубашка камней — это их поблекшая расцветка, что является результатом лежания на суше под солнцем — то есть выцветанием. Выцветший, поблекший наружный слой валунов и галечника имеет толщину от миллиметра до нескольких миллиметров. Камень же, находящийся постоянно или часто в воде, не теряет своей первоначальной расцветки, он постоянно подшлифовывается водой и песчинками.

Галечник применяется в основном как декоративно-облицовочный каменный материал. При соответствующей подготовке из галечника делают отмостки, мостовые, малые архитектурные формы и т.п.

Галька – это вид строительных камней

Галька — это обломки твердой породы овальной, шарообразной или яйцевидной формы, диаметром от 1 до 10 сантиметров, окатанные действием текучей воды (рек, ручьев, горных и ледниковых потоков или морских прибрежных волн). Говоря о том, что такое галька, нельзя не отметить, что морская галька, в среднем, имеет более плоскую форму, чем речная. Плоскую гальку еще называют лещадной. Такая галька применяется в декоративной облицовке малых архитектурных форм и в мозаиках. Неплоская галька также применяется в облицовках, дренирующих слоях и комбинированных кладках.

Посмотрите на фото, что такое галька, и как используется в строительстве:

Какие бывают круглые камни и их фото

Можно ознакомиться с целым рядом необычных круглых камней, встречающихся в природе, но из-за своей редкости не употребляемых в традиционных строительных делах.

Прежде всего, это каменные шары почти идеальных форм. Эти шары являются загадкой природы, они бывают разных размеров и как минимум трех пород: песчаниковые, обсидиановые и гранитные. Такие неразгаданные каменные найденыши становятся экспонатами музеев и национальных заповедников.

Другим видом каменных округлых тел являются так называемые в геологии «нэцке», названные по подобию японских и китайских миниатюрных статуэток. Нэцке — это бугристые образования осадочных пород, которые, по сути, являются слепками с газовых полостей в мягких горных породах. Со временем они затвердевают и на свет появляются весьма примечательные каменные тела, напоминающие абстрактные пластичные фигуры.

Такие камни становятся украшением ландшафтов, парков, садов.

Подобно нэцке в мягких горных породах образуются разнообразные желваки, выполненные полевым шпатом или кварцполевошпатовыми агрегатами, фосфоритами и другими подобными минералами. Желваки имеют разнообразные округлые формы. Размеры желваков невелики, нэцке же могут быть размерами более метра в диаметре.

Совсем по-другому образуются так называемые вулканические бомбы. Они имеют самые разнообразные округлые, шероховатые тела из застывшей лавы. Вылетающая из кратеров вулканов лава вращается в воздухе подобно закрученным волчкам, благодаря чему успевает значительно затвердеть в полете. Падая на грунт вулканические бомбы, разбиваются или деформируются, часто оставаясь округлыми негладкими камнями. Лава же, попадающая в воду, имеет склонность к образованию подушечноподобных форм. А на Гавайских островах вулканическая лава образует совершенно экзотические образования, называемые «пахоэхоэ». Они представляют из себя формы, напоминающие бухты канатов или обрывки канатов. Это происходит из-за того, что лава медленно сползает по пологим склонам вулкана и одновременно остывает и закручивается подобно рулонам материи.

Маленькие застывшие лавовые камни называются лапилли. Они бывают как круглых форм, так и рваными кусками лавы. Среди самых маленьких округлых камней, редко встречающихся в природе, можно выделить так называемые сферолиты. Они похожи на жемчужины, только не имеют подобного жемчугу сияния. Образуются сферолиты из кальцита, капающего с потолков пещер в лужицы. Этот же самый кальцит, несущийся грунтовыми водами, постепенно образует в пещерах всем известные сталактиты и сталагмиты. Срастающиеся между собой сталактиты и сталагмиты образуют так называемые сталагнаты, похожие на каменные стволы.

Виды каменных природных материалов, их классификация и свойства

Говоря о классификации каменных материалов нельзя не упомянуть о самоцветах, жеодах с халцедонами, елтышах (отдельно попадающихся на заросшей почве кругловатых камнях), метеоритах, окаменелостях, конкреции и, к примеру, тектитах, которые покоряют красотой и удивляют формами.

Оседая на дне рек и озер, морей и океанов маленькие частицы образуют новые камни — горные породы осадочного происхождения. Некоторые горные породы осадочного происхождения появляются благодаря жизни тех или иных микроорганизмов. Оседая слоями, они образуют пласты осадочных пород. Чем ниже погружаются такие пласты, тем тверже они становятся. В результате появляются новые каменные материалы. И они интересны с точки зрения их форм.

Осадочные породы дают нам свои блоки, глыбы, валуны. Все грубообломочные камни осадочных пород становятся бутом, щебнем, гравием или валунами, булыгами, галечником, галькой, если они попадают под природную обработку водой. Осадочные же породы, имеющие в своей отдельности пласты поменьше, дают нам плиты, плитняк и пластины.

Природные (натуральные) каменные материалы в строительстве

Каменные плиты могут быть разной толщины. Хорошо всем известные древние дольмены сложены из плит толщиной до сорока сантиметров. Разломанные более тонкие пласты или плиты дают как блоковый камень, так и постелистый камень, или плитняк и пластины.

Блоковый природный камень характеризуется более-менее ровными сторонами и параллелепипедоподобием. Размеры такого камня варьируются по ребрам от 10 до 100 сантиметров. Более крупные камни уже известны нам как блоки. Блоковый камень всегда постелистый, это значит, что какие-либо две противоположные его стороны приблизительно параллельны и ровны. У блокового камня, в большинстве случаев, все противоположные стороны ровные и относительно параллельны. Постелистость камня — это его способность «стелиться», то есть устойчиво укладываться благодаря своей форме. Блоковый камень — прекрасный материал для строительства.

Постелистый камень отличается от блокового тем, что он имеет, как правило, только две ровные параллельные стороны, поэтому он похож на осколки плит. Постелистый камень благодаря околке может стать блоковым, поэтому это хороший каменный материал для строительства.

Плитняк характеризуется своей абсолютной похожестью на обломки нетолстых каменных плит. Толщина плитняка от одного сантиметра до пяти — десяти сантиметров. Этот вид камня своими плоскими сторонами показывает те или иные неправильные многоугольные фигуры. Плитняк является отличным материалом для облицовки стен, отмосток и ступеней.

Пластины — это тонкий каменный материал, название которого говорит само за себя. Толщина пластин меньше одного сантиметра. Пластины удобны при облицовке стен, потолков, в наборе мозаичных узоров и панно.

Осадочные горные породы дают не только плиты, плитняк, постелистый камень и пластины, но и вышеописанные глыбы, бут, щебень, гравий и разнообразный кругляк, но и не только это. Попадая под воздействие грунтовых вод, осадочные горные породы, прежде всего известняк, дают так называемый карстовый камень.

Карстовый камень характеризуется массовым наличием в своих формах дыр и выщербин. Это своеобразный непрочный декоративный каменный материал.

Какие бывают виды и разновидности природных камней (таблица)

Общая таблица разновидностей природных каменей, пригодных для строительных дел, может выглядеть так:

Название	Размеры	Основные характеристики	Применение
Блоки	Более 10 кубических метров	Имеет относительно прямоугольные формы и приблизительно параллельные стороны	В фундаментах, циклопических кладках, монументальных памятниках и в камнеобрабатывающей промышленности
Монументальные камни	От 5 до 10 м3		Изготовление памятников, скульптур, стелл, колонн, перекрытий
Уникальные камни	От 2х 1 х 1,5 метра	Не имеют трещин. Отличаются прочностью и декоративной расцветкой	Изготовление памятников, скульптур, стелл, колонн, квадр, плит. Использование в циклопических кладках
Штучные камни	Более 1 м3	Не имеют трещин. Отличаются прочностью пород и декоративной расцветкой	Изготовление памятных камней, скульптур, квадриг, ваз, чаш и т.п., а также блоков, булыжника, бортового и бордюрного камня
Глыбы	От 50 см до 10 метров и более	Имеют неправильные формы, много граней, иногда с трещинами	Большие глыбы иногда служат сырьем для камнеобрабатывающей промышленности и для памятников. Малые глыбы используются в фундаментах, крупных кладках и в ландшафтном дизайне
Столбы	До нескольких метров	Имеют относительно ровные стороны, иногда 5-6 граней	Используются как сырье для блокового камня и т.д.
Валуны	От 20 см до 10 м в длину	Имеют закругленные формы	Используются как сырье для скульптур и в ландшафтном дизайне
Плиты	Толщина от 10 см и более	Характеризуются наличием двух относительно ровных и параллельных сторон	Сугубо эксклюзивное. Могут быть использованы как сырье для камнеобрабатывающей промышленности
Бут	От 15 до 50 см	Губокообломочный каменный материал	В кладке фундаментов, стен, малых архитектурных форм
Плитняк	Толщина плит от 1 до 10 см	Прочные обломки нетолстых каменных плит	Облицовка стен, отмосток, ступеней. Кладка подпорных стенок, заборов и столбов
Галечник	От 10 до 20 см	Обломки горных пород овальных, шароподобных, эллипсоидных форм с гладкой поверхностью	Облицовка стен, столбов, заборов, бассейнов и отмосток. Возведение малых архитектурных форм
Щебень, дресва	От 5 до 15 см	Угловатые небольшие камни	В бутовых кладках, в дренирующих слоях, в бетоне как заполнитель
Гравий	До 50 мм	Маленькие обломки горных пород	Используется как заполнитель бетона, в дорожных насыпях, в дренирующих слоях и т.д
Галька	От 1 до 10 см	Имеет овальную, шароподобную или яйцевидную форму	В декоративных облицовках, дренирующих слоях и как заполнитель бетона
Пластины	Толщина от 1 до 10мм	Тонкие, хрупкие каменные отдельности	В эксклюзивных облицовках, мозаиках и в витражах

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.

Общие сведения

Сырьем для получения природных каменных материалов служат горные породы. Горные породы - это значительные по объему скопления минералов в земной коре, образовавшиеся под влиянием одинаковых условий.

Минералы - это вещества, являющиеся продуктами физико-химических процессов, происходящих в земной коре, и обладающие определенным химическим составом, однородным строением и характерными физическими свойствами. В природе известно несколько тысяч минералов, но в образовании горных пород участвуют лишь около 50, их называют породообразующими. Горные породы могут состоять из одного минерала (мономинеральные) или нескольких (полиминеральные).

Природные каменные материалы и изделия получают путем механической обработки горных пород, т. е. дробления, раскалывания, распиловки, отески, шлифовки (щебень, плиты, штучные камни, архитектурно-декоративные детали) или даже без обработки (песок, гравий). Свойства горной породы, из которой они получены, сохраняются почти полиостью. Строительные свойства горных пород и каменных изделий из них в значительной степени определяются химическим составом и физическими и механическими свойствами породообразующих минералов.

Большое влияние на свойства пород оказывает и их строение (структура), предопределяемое условиями образования каждой группы пород. Поэтому для оценки свойств и определения целесообразных условий обработки и применения природных материалов в строительных конструкциях необходимо познакомиться с составом и строением горных пород, из которых они получены. Знание этих вопросов важно и потому, что горные породы широко используют также в промышленности строительных материалов в качестве сырья для изготовления вяжущих веществ (извести, гипса, цемента), искусственных каменных материалов (керамических, теплоизоляционных, бетонов и др.).

Широкий диапазон физико-механических свойств и распространенность природных каменных материалов обусловили их широкое применение в строительстве для различных целей. Их используют для возведения фундаментов и стен зданий, защитных и декоративных облицовок строительных конструкций, полов и лестниц, в качестве дорожных покрытий и т. п. Сотни миллионов кубометров каменных материалов в виде песка, гравия и щебня применяют ежегодно для изготовления бетонов, а также оснований при строительстве железных и автомобильных дорог.

Горной породой называется минеральная масса, состоящая из одного (мономинеральная порода) или нескольких (полиминеральная порода) минералов.

Минералом называют природное химически и структурно индивидуализированное тело, приблизительно однородное по химическому составу и физическим свойствам - продукт физико-химических процессов, совершающихся в земной коре. Минералы представляют собой составные части горных пород, руд и других минеральных тел, составляющих земную кору.

В зависимости от условий образования все горные породы делятся на три вида: первичные или изверженные, вторичные или осадочные и видоизмененные или метаморфические.

Образовались при охлаждении и отвердевании магмы.

Образовались в результате последующих изменений первичных и вторичных пород, связанных со сложными физико-химическими процессами, происходившими в земной коре.

Вторичные (пластовые) породы образовались в результате разрушения изверженных и других пород под влиянием температурных колебаний, действия воды и ветра. Перемещаемые водными потоками на значительные расстояния, продукты разрушения осаждались в местах менее интенсивного течения воды и в водоемах (морях и озерах) в виде пластов. Воздействия ветра и движение ледников также влияли на перемещение разрушенных пород. Растворимые в воде минералы и продукты их разрушений впоследствии осаждались из водного раствора. В состав осадочных пород входят также минеральные вещества и продукты жизнедеятельности организмов, населявших водные бассейны.

Видоизмененные породы образовались в результате глубоких изменений изверженных и осадочных пород под воздействием высоких температур или больших давлений. Под влиянием протекающих в таких условиях физико-химических процессов изменялся химический и минералогический состав пород, происходила перекристаллизация минералов и видоизменялась их структура, в результате чего образовались новые породы, существенно отличающиеся от первоначальных.

Эта геологическая классификация горных пород составлена на основе работ академиков Ф. Ю. Левинсона-Лессинга, А. П. Карпинского и других ученых.

Среди большого разнообразия природных минералов только небольшая их часть участвует в образовании горных пород. К числу этих минералов, называемых породообразующими, относятся кварц, полевые шпаты, слюды, карбонаты, сульфаты и железистомагнезиальные минералы.

От минералогического состава горных пород в значительной степени зависят их строительные свойства. Одни минералы отличаются высокой прочностью, твердостью и химической прочностью, например кварц, другие имеют незначительную прочность, недостаточную химическую стойкость, способны значительно поглощать воду (гипс); отдельные минералы обладают способностью легко расщепляться по плоскостям (например, слюда), понижая этим прочность породы, в состав которой они входят. Эти свойства, а также химический состав минералов предопределяют назначение образованных ими пород в строительстве. Большая часть минералов находится в твердом состоянии и обладает преимущественно кристаллической формой.

К числу главнейших глубинных пород, применяемых в строительстве, относятся гранит, сиенит, лабрадорит, габбро и диорит.

Гранит - одна из самых распространенных в земной коре горных пород. Это сложная кислая порода, состоящая из кварца (20-40%), калиевого полевого шпата ортоклаза (40-70%) и слюды мусковита или чаще биотита (5-20%). Иногда в состав гранита входят авгит или роговая обманка, заменяющие слюду, тогда к названию гранита добавляют слова роговообманковый или авгитовый в зависимости от названия минерала. Вследствие большого содержания ортоклаза цвет гранита чаще всего серый, голубовато-серый, темно-красный. Структура гранита (7) ясно выраженная зернисто-кристаллическая. Объемный вес гранита 2600-- 2700 кг/м5, предел прочности при сжатии колеблется от «1000 до 2500 кГ/см2 и выше.


Гранит, Уфа	Красный гранит, Украина	Емельяновский гранит, Украина,	Гранит Капустинского месторождения

Лучшими строительными свойствами обладают граниты, содержащие больше кварца и меньше слюды. По размерам зерен граниты делятся на мелко-, средне- и крупнозернистые. Мелкозернистые граниты лучше сопротивляются механическим воздействиям, равномернее изнашиваются при истирании, устойчивее против выветривания и меньше растрескиваются при нагревании, чем средне- и крупнозернистые. Благодаря невысокой пористости и малому водопоглощению (обычно 0,9%) граниты морозостойки и выдерживают до 200 и более циклов замораживания и оттаивания.

Граниты хорошо обрабатываются - обтесываются, шлифуются и полируются. Их используют преимущественно для внешней облицовки зданий и сооружений, особенно общественных и гидротехнических.

Сиенит отличается от гранита тем, что не содержит кварца, поэтому общее содержание SiC>2 в нем меньше, чем в граните. Внешне сиенит напоминает граниты, но в нем менее отчетливо выражена зернистость структуры и окраска его более темная. По прочности сиенит весьма близок к граниту, но менее стоек против выветривания. Встречаются сиениты значительно реже, чем граниты. Их месторождения имеются на Урале.

Диорит - зернистая массивная порода- состоит почти на 75% из полевых шпатов (плагиоклазов), содержит также роговую обманку, авгит и биотит, иногда кварц (такой диорит называется кварцевым). Цвет диорита серый или темно-зеленый, объемный вес 2800-3000 кг/м3, предел прочности при сжатии 1500-2800 кГ/см2. Диорит обладает высокой вязкостью, хорошо полируется и стоек против выветривания (последняя резко понижается при наличии включений пирита). Диорит применяют главным образом для покрытий дорог и для облицовки.

Габбро --основная горная порода - состоит из полевых.шпатов (до 50%, преобладает анортит), авгита и оливина. Структура габбро гранитная преимущественно крупнозернистая, цвет серый, темно-зеленоватый, коричнево-зеленый или черный, объемный вес 2900-3300 кг/м3, предел прочности при сжатии от 2000 до 3500 кГ/см2. Габбро применяют для покрытий, дорог, облицовки и для приготовления щебня.

Лабрадорит - порода из семейства габбро, существенной составной частью которой является минерал Лабрадор, обладающий характерной для него ирнзацией - яркими переливами цветов: синего, голубого, зеленого, золотистого и др. Лабрадорит широко используют в строительстве в качестве облицовочного камня.

Главнейшие излившиеся породы

Порфиры подразделяются на кварцевый порфир - аналог гранита, бескварцевый порфир - аналог сиенита и порфирит - аналог диорита. Строительные свойства порфиров близки к свойствам глубинных пород, но вследствие неравномерности структуры и наличия «вкрапленников» (чаще крупные зерна полевого шпата) стойкость их против выветривания ниже и верхние слои в месторождениях часто бывают выветрившимися. Порфиры значительно слабее сопротивляются истиранию, чем глубинные породы.

Диабаз (аналог габбро)-горная порода с зернами разной крупности темно-серого или зеленовато-черного цвета, имеющая высокую прочность (до 4500 кГ/см2). Обладает большой вязкостью и сравнительно малой истираемостью и поэтому применяется в качестве материала для покрытия дорог различного вида, а также в качестве сырья для каменного литья.

К новейшим излившимся породам относятся трахит, андезит и базальт.

Трахит (аналог сиенита)-пористая горная порода: объемный вес около 2200 кг/м3, предел прочности при сжатии 500-900 кГ/см2, цвет чаще светло-желтоватый или серый. В строительстве применяется как стеновой материал и как заполнитель (щебень) для бетона. Трахит сильно изнашнватся при истирании, а его сопротивляемость выветриванию низка. На Кавказе имеется разновидность трахитов - ештаунит, часто используемый в качестве заполнителя для кислотостойких бетонов.

Андезит (аналог диорита)-порода серого цвета с объемным весом от 2200 до 2700 кг/м3 и пределом прочности при сжатии от 600 до 2400 кГ/см2. Более кислые и плотные андезиты применяют как кислотостойкий материал в виде облицовочных плит и щебня для кислотоупорного бетона. Некоторые андезиты пористы. От трахитов сильно отличаются большим содержанием темноокрашенных минералов.

Базальт (аналог габбро)-самая распространенная излившаяся (вулканическая лавовая) горная порода. В зависимости от условий оо тывания структура базальта стекловатая или скрытокристаллическая. Объемный вес его близок к удельному (2900-3300 кг/м3), предел прочности при сжатии достигает 5000 кГ/см2. При наличии трещин и пор прочность базальта сильно понижается, иногда до 1000 кГ/см2.

Большая твердость и хрупкость базальтов затрудняет обработку, их используют главным образом как материал для дорожных покрытий, для мощения откосов набережных, в качестве щебня для бетона, а также как сырье для литья. Плавленый базальт имеет очень высокую прочность (до 8000 кГ/см2) и применяют его для изготовления кислотоупорной химической аппаратуры, труб, облицовочных материалов и др. Месторождения базальта имеются на Дальнем Востоке, на Кавказе и в других местах.

Базальты настолько сложны в обработке, что до сих пор самую большую загадку представляют собой даже не египетские пирамиды, а идеально обработанные базальтовые саркофаги в Долине Царей.

Кроме указанных выше массивных пород к изверженным горным породам относятся обломочные - продукт переотложения и цементации рыхлого материала, выбрасываемого вулканами; они разделяются на рыхлые -- вулканические пеплы, песок, пемза и цементированные - вулканические туфы, трассы, туфовая лава.

Вулканическими пеплами называют неправильной формы порошкообразные частицы вулканической лавы, выброшенной в раздробленном состоянии; более крупные частицы называют вулканическими песками.

Пемза - весьма пористая порода (до 80% объема занимают поры). Это вулканическое стекло, которое образовалось при быстром охлаждении лавы на воздухе, сопровождавшемся бурным выделением из нее газов. Размер частиц пемзы от 5 до 30 мм, средний объемный вес (в россыпи) около 500 кг/м3.

Вследствие наличия довольно крупных и замкнутых пор водопоглощение пемзы значительно ниже ее пористости. Пемза морозостойка и негигроскопична. Она имеет низкий коэффициент теплопроводности (0,12-0,2 ккал/м-ч-град), поэтому является хорошим теплоизоляционным материалом; предел прочности при сжатии 20-30 кГ/см2. Пемзу и пемзовые пески применяют в виде щебня и песка для приготовления легких бетонов и в виде порошка для теплоизоляции, а также в качестве шлифующего (абразивного) материала. Пемза.и другие пористые вулканические породы добываются в Армении, а также на Северном Кавказе, на Камчатке и в других районах России

Вулканические туфы - пористые породы, получившиеся в процессе уплотнения вулканического пепла; степень уплотнения их сильно колеблется в зависимости от условия залегания. К наиболее уплотненным вулканическим туфам относятся трассы. Туфы, трассы и пемзу используют в тонкоизмельченном виде, как и вулканический пепел, в качестве гидравлических добавок к минеральным вяжущим (извести, цементам).

Туфовая лава образовалась в результате попадания вулканического пепла и песка в расплавленную лаву до ее остывания. Туф имеет объемный вес 750-1400 кг/м3, предел прочности при сжатии 60-100 кГ/см2 и выше, коэффициент теплопроводности (в среднем) 0,3 ккал/м-ч- град, цвет розовато-фиолетовый различных оттенков. Туф обладает высокой морозостойкостью. Из туфовой породы выпиливают камни правильной формы для кладки стен, а щебень используют как крупный заполнитель для легкого бетона

Исходным материалом для образования осадочных пород являются продукты разрушения горных пород различного происхождения.

Горные породы разрушаются в результате выветривания. Важнейшими факторами выветривания являются вода, ветер и температурные изменения. Вода проникает в трещины, постепенно размывает и растворяет составные части горных пород, а при замерзании вследствие увеличения в объеме разрушает их. В результате резких температурных изменений монолитность пород нарушается, они растрескиваются и от них отделяются куски разной величины. Ветер выдувает и уносит частицы разрушенных пород, вытачивает в них углубления (ниши). Продукты разрушения переносятся ветром на большие расстояния.

Выветривание проявляется не только в виде физических процессов (механического разрушения), но и как результат взаимодействия составных частей горных пород с различными веществами, находящимися в атмосфере (химическое разрушение). Так, полевые шпаты (например, ортоклаз) под действием воды и углекислого газа разрушаются, образуя минерал каолинит (этот процесс называется каолинизацией):

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

(ортоклаз) => (поташ) => (каолинит)

В результате физического выветривания горных пород образуются куски больших размеров (обломки)-глыбы, дресва, более мелкие (остроганные) куски - щебень (природный) и мелкие зерна - песок, главным образом кварцевый. Результатом химического разрушения полевошпатовых пород является образование каолинита, который, смешиваясь с песком и другими продуктами разрушения, дает разнообразные глины. Эти продукты разрушения остаются на месте, образуя горный песок и первичную глину, или переносятся водой, ледниками, ветром и откладываются в других местах (в виде вторичных глин).

Осаждение и накопление продуктов разрушения приводит к образованию осадочных пород, которые в зависимости от условий образования делятся на следующие основные группы: обломочные (механические осадки), химического происхождения (химические осадки) и органогенные, получающиеся в результате жизнедеятельности и отмирания организмов, населяющих водные бассейны. Особенностью осадочных пород является их слоистость - результат постепенного осаждения продуктов разрушения. Осадочные породы залегают в виде пластов, поэтому их называют также пластовыми.

Обломочные породы

Обломочные породы (рыхлые) разделяются по размерам обломков на крупнообломочные -размер кусков более 2 мм (гравий с окатанными зернами и крупные пески), среднеобломочные - размер кусков 2- 0,1 мм (пески), мелкообломочные - размер зерен 0,1-0,01 мм (пылеватые частицы) и тонкообломочные - размер зерен менее 0,01 мм (глины- землистые полиминеральные смеси, тончайший ил - отложения, нанесенные водой, лёсс - отложения, нанесенные ветром, состоящие из мельчайших зернышек кварца, известняка, глины).

Обломочные породы, связанные между собой каким-либо веществом (глиной, кальцитом, кремнеземом и др.), называются цементированными породами. Из них наибольшее значение в строительстве имеют песчаники (8), т. е. цементированные кварцевые пески.

В зависимости от цементирующего вещества различают песчаники глинистые, мергелистые, известковые, кремнистые, битумные и др. Окраску песчаникам придают цементирующие вещества. Для строительства наиболее часто используют кремнистые и известковые песчаники; первые сцементированы кремнеземом, вторые - кальцитом. Наиболее стойки и прочны кремнистые песчаники, имеющие предел прочности при сжатии до 2500 кГ/см2.

Большой объемный вес (до 2700 кг/м3) и высокий коэффициент теплопроводности песчаников дают возможность применять их только для стен неотапливаемых зданий, фундаментов, подпорных стенок, набережных, для устройства ступеней и тротуаров, а особенно стойкие - для облицовки зданий н сооружений (опор мостов и др.). Песчаники используют также в виде щебня и бута; щебень применяют для приготовления бетона (в качестве крупного заполнителя), для строительства шоссейных дорог, балластировки железнодорожных путей и других целей. Песчаники весьма широко распространены.

Органогенные породы

Органогенные породы образуются в результате жизнедеятельности и отмирания организмов, находящихся в морских и пресных водах. К органогенным породам относят различные карбонатные и кремнистые породы.

Для строительных целей используют известняки, известняки-ракушечники, мел (в которых основным веществом является кальцит) к диатомиты и трепелы (в которых основным веществом является водный кремнезем).

Известняки состоят главным образом из кальцита СаСО3. Они образовались в морских бассейнах в основном из остатков животного мира (зоогенные породы), а также частью за счет химических осадков (вследствие выпадения из раствора углекислого кальция). Рыхлые скопления раковин и их обломков уплотнялись давлением воды и скреплялись углекислым кальцием в более или менее плотную породу.

Известняки имеют твердость около 3 по шкале твердости. При большой примеси кремнезема их твердость и прочность повышается, что затрудняет обработку. Объемный вес известняков 1700-2600 кг/м3, они бывают белого цвета или в зависимости от примесей (глины, кварца, окиси железа и др.) желтоватого, сероватого, красноватого, бурого и ~др. Большое содержание в’ известняках глин и пирита оказывает на них вредное влияние. Так, при содержании более 3% глины известняки становятся влагоемкими и недостаточно морозостойкими.

В зависимости от относительного содержания СаСО3 известняки называются чистыми (не менее 98% СаСО3) и мергелистыми (не менее 90% СаСОз).

Мергели представляют собой природную тонкую механическую смесь известняка и глины в разных соотношениях, строение имеют землистое до плотного, прочность небольшую, легко выветриваются. При содержании СаСО3 не менее 75% мергели называют известковыми, не менее 40%-просто мергелями и не менее 10%-глинистыми мергелями; мергели определенного состава используются для. изготовления портландцемента.

Предел прочности известняков при сжатии колеблется от 80 до 2000 кГ/см2, в зависимости от плотности и состава. Они залегают обычно пластами, разделенными прослойками глинисто-суглинистых и песчаных пород.

Мраморовидные известняки представляют собой переходные породы от известняков к мраморам. В них под микроскопом среди массы равномерной плотности видны кристаллические зерна известкового шпата (кальцита).

Известняк плотный применяют в виде обработанных плит и фасонных деталей для облицовки стен, изготовления лестничных ступеней, подоконников, цоколей и карнизов; плиты неправильной формы используют для бутовой кладки. Известняк употребляют также для приготовления щебня для бетона, в производстве портландцемента, из него обжигом получают известь и др.

Пористые известняки и известняк-ракушечник легко поддаются распиловке на штучный камень определенных размеров и используются для кладки стен и перегородок. Известняк-ракушечник (в котором видны обломки раковин) широко распространен на Северном Кавказе. Здесь многие дома построены из этого материала. Объемный вес известняка-ракушечника составляет от 600 до 1500 кг/м3, предел прочности при сжатии от 4 до 50 кГ/см2.

Мел имеет тот же химический состав, что и известняк СаСО3, состоит он из мелких частиц раковин простейших организмов; прочность его меньше, чем известняка. Используют мел для получения извести, приготовления красок, замазок и др., а также в производстве цемента.

Диатомиты и трепелы представляют собой богатые аморфным кремнеземом, слабо или вовсе нецементированные, рыхлые или землистые массы белого, желтого, серого, розового цвета. Диатомиты образуются из панцирей диатомовых водорослей, живущих в пресной и соленой воде. После отмирания растений панцири опускаются на дно водоемов, уплотняются, между ними осаждаются тончайший ил и глина.

Трепел - порода более раннего происхождения, в которой панцири превратились в мельчайшие шарики опала, сцементированные опаловым цементом.

В диатомите и трепеле высших сортов содержится от 75 до 96% SiO2. Их химический состав и физические свойства очень близки: объемный вес от 350 до 950 кг/м3, коэффициент теплопроводности 0,15- 0,2 ккал/м ч град. Диатомит и трепел широко используют как теплоизоляционные материалы и в качестве активных гидравлических добавок к вяжущим.

С течением времени под давлением вышележащих слоев трепел превращается в плотную, прочную, трудно размокающую породу-опоку, почти полностью состоящую из аморфного кремнезема.

Породы химического происхождения

Магнезит — распространённый минерал, карбонат магния MgCO3. Название от области Магнесия (Фессалия, Греция), где был впервые обнаружен; известен с глубокой древности.

Используют для получения огнеупорных материалов и магнезиального вяжущего - каустического магнезита. Наиболее богатое месторождение магнезита имеется на Урале.

Кристаллы редки. Обычно плотные разной зернистости агрегаты вплоть до фарфоровидных. Фарфоровидный магнезит часто содержит примеси опала и силикатов магния. Хрупок. Твердость 4-4,5 у фарфоровидного — до 7 (за счёт тонкодисперсной примеси опала). Цвет белый, серый, реже желтоватый Встречается в гидротермальных месторождениях или в качестве продукта выветривания ультраосновных горных пород.

Доломит состоит в основном из минерала того же названия СаСОз* MgCO3. По свойствам доломиты близки к плотным известнякам, а иногда обладают и более высокими качествами. Применяют их в качестве строительного камня и щебня для бетона, а также для получения огнеупорных материалов и вяжущего вещества (каустического доломита). Доломиты широко распространены в России.

Гипс CaSO4’2HoO, состоящий из минерала того же названия, используют главным образом для изготовления гипсовых вяжущих веществ и в качестве добавки при производстве портландцемента.

Ангидрит CaSO4, состоящий из минерала того же названия, применяют для получения вяжущих, а также для изготовления плит для внутренней облицовки. Внешне ангидрит заметно не отличается от гипса и залегает обычно вместе с ним.

Известковые туфы образовались в результате выпадения СаСО3 из холодных и горячих подземных углекислых вод. Очень пористые известковые туфы используют как материал для декоративных построек (гроты и др.) н как сырье для приготовления извести, а плотные с мелкими равномерно расположенными порами и пределом прочности при сжатии до 800 кГ/см2 - для наружной облицовки зданий.

Из метаморфических пород в строите льстве применяют гнейсы, мраморы, кварцит и глинистые сланцы.

Гнейсы по минералогическому составу сходны с гранитами, из которых они образовались в результате перекристаллизации под большим давлением. Гнейсы имеют так называемое сланцеватое строение, характерны тем, что составляющие минералы вытянуты в направлении, перпендикулярном направлению давления. По объемному весу и прочности в направлении, перпендикулярном сланцеватости, гнейсы мало отличаются от гранитов. Сланцеватость облегчает добычу и обработку гнейсов, но уменьшает их прочность вдоль слоев.

Гнейсы сравнительно легко раскалываются по плоскостям сланцеватости и могут расслаиваться при попеременном замораживании и оттаивании. Сланцеватость понижает стойкость гнейсов против выветривания. Назначение гнейсов в строительстве в основном то же, что и гранитов, но используют их преимущественно в виде плит для облицовки каналов и набережных, кладки фундаментов, устройства тротуаров и др.

Глинистые сланцы - твердая глинистая порода сланцеватого сложения, получившаяся из глин, сильно уплотнившихся и частично перекристаллизовавшихся под влиянием большого давления.

Глинистые сланцы значительно тверже глин, не размокают в воде и при смешивании с ней не переходят в пластическое состояние. Состоят они из очень мелких глинистых частиц, а также листочков слюды, мелкой пыли, полевых шпатов, зерен кварца и других минералов; цвет имеют преимущественно темно-серый; легко раскалываются на тонкие ровные плитки, применяемые как самый долговечный кровельный материал, известный под названием природный шифер.

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