Что сделать с природным материалом. Природные (натуральные) каменные материалы

2. ПРИРОДНЫЕ КАМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Природными каменными строительными материалами называют материалы, получаемые из необработанных горных пород, или из пород, подвергшихся такой механической обработке, как расколка, распиловка, теска, шлифовка, полировка, дробление с последующим рассевом и т.д., но без предварительной тепловой или химической обработки.

Горные породы представляют собой природные скопления минеральных масс, состоящие из одного (мономинеральные породы) или нескольких (полиминеральные) минералов. Минерал (от лат. minera – руда) – природное тело, приблизительно однородное по химическому составу и физическим свойствам, образовавшееся в результате различных физико-химических процессов, происходящих в земной коре. Каждый минерал обладает определенным химическим составом и характерными физико-механическими свойствами.

По происхождению горные породы разделяют на три группы: изверженные или магматические (первичные), осадочные (вторичные) и метаморфические (от греч. metaforfo – превращать).

Магматические горные породы образовались в результат остывания огненно-жидкой массы – магмы, которая разрывала земную кору и разливалась на ее поверхности. В зависимости от условий остывания магмы изверженные горные породы делят на глубинные (интрузивные) и излившиеся (эффузивные).

Глубинные горные породы (граниты, сиениты, диориты и др.) образовались в результате медленного остывания магмы в толще земной коры под значительным давлением верхних слоев. В таких условиях горные породы приобрели равномерную кристаллическую структуру в результате того, что крупные зерна различных минералов прочно срослись между собой.

Излившиеся горные породы (базальты, андезиты, диабазы и др.) образовались при быстром остывании магмы на поверхности земли. В таких условиях не происходила полная кристаллизация остывающей магмы. В зависимости от условий образования излившиеся горные породы имеют мелкозернистое, скрытокристаллическое или аморфное строение. Если же из вязкой магмы медленно выделялись газообразные продукты, образовывалась пористая или пемзообразная структура. Кроме того, к изверженным горным породам относятся обломочные породы, которые образовались из мельчайших частиц раздробленной лавы, выброшенной на поверхность земли при извержении вулканов. Эти отложения остались в рыхлом состоянии (вулканический пепел, пемза) либо при наличии природных цементирующих веществ и под давлением вышележащих слоев превратились в плотные цементированные породы (вулканический туф).

Осадочные горные породы образовались в результате разрушения (выветривания) изверженных (первичных) и других 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 породы (механические отложения), глинистые, а также хемо- и органогенные.

Обломочные породы (механические отложения) – грубые продукты механического разрушения изверженных и других горных пород под действием резкой смены температур, воздействия воды и ветра (брекчии, конгломераты, пески и др.). Они представляют собой рыхлую смесь, состоящую из отдельных зерен разрушившейся первичной горной породы; в ряде случаев рыхлые смеси подвергались цементации различными природными веществами, образовав при этом сплошные горные породы.

Глинистые породы – дисперсные продукты глубокого химического преобразования силикатных и алюмосиликатных минералов материнских пород, перешедших в новые минеральные виды.

Химические осадки – хемогенные горные породы, образовавшиеся при осаждении из водных растворов минеральных веществ с последующим их уплотнением и цементацией (доломит, магнезит и др.).

Органогенные породы образовались в результате отложения остатков живых (зоогенные) и растительных (фитогенные) организмов, скелеты и панцири которых содержали минеральные вещества. Такие отложения, как правило подвергались уплотнению и цементации (известняки, мел и др.).

Метаморфические, или видоизмененные, горные породы образовались в толще земной коры в результате значительного видоизменения осадочных или магматических горных пород под воздействием высокой температуры, высокого давления и других факторов. В этих условиях происходила перекристаллизация минералов без их плавления, способствовавшая повышению плотности образовавшихся пород по сравнению с исходными. Как правило, метаморфические горные породы имеют сланцеватое строение, но иногда могут сохранять структуру первичных пород.

Для природных каменных материалов большое значение имеет их петрографическая характеристика , которая дает возможность не только установить вид горной породы и составить предварительные суждения о ее качестве, но и дополняет результаты лабораторных испытаний такими важными дан­ными, как цвет, степень однородности и выветрелости породы, структура, сложение, характеристика рисунка, характер раскола, свойства поверхности и др.

Для составления петрографической характеристики обычно пользуются молотком, стальной иглой, лупой, шкалой твердости, линейкой с мил­лиметровыми делениями и 10%-ным раствором соляной кислоты. При этом из средней пробы выбирают крупный кусок породы, который наиболее полно отражает все характерные особенности данной породы. Главным образом обращают внимание на следующие характеристики.

Размер и форма кусков очень разнообразны. Отобранный кусок породы измеряют по трем линейным размерам и таким образом определяют его форму  она может быть правильной или неправильной, кубо­видной, плитовидной, параллелепипедной, ромбической, шаровидной и др.

Формы образцов породы помогают определить возможность получения того или иного вида каменного материала.

Цвет горных пород зависит от их минералогического состава, приме­сей и степени выветрелости. Обычно горные породы делят по цвету на шесть групп: белые (почти бесцветные), от желтого до красного, зеленого, от голубого до фиолетового, от темно-серого до черного, с многоцветной окраской (пестрые).

Белый цвет обычно имеют известняки и гипсы; наличие в них глины и примесей придает породе желтые и бурые оттенки. Граниты и сиениты обычно характеризуются серым или красным цветом окраски; более тем­ные оттенки этих цветов указывают на присутствие в породе слюды-биоти­та. При описании цвета отмечают наличие цветных пятен, жилок и др.

Блеск отдельных минералов, составляющих горную породу, характеризует свежесть породы и ее рисунок. Условно различают блеск яркий (стеклянный), перламутровый (отливает радужными цветами), жирный, тусклый (мерцающий) и матовый (без блеска). Стеклянный блеск обычно присущ кварцу, перламутровый  слюде, жирный  тальку. Блеклый тусклый вид минералов с ржавыми тонами свидетельствует о большой выветрелости породы.

Цвет породы, его однородность и блеск дают возможность установить виды минералов, составляющих горную породу.

Минералогический состав породы определяют по внешним признакам главнейших минералов, составляющих горную породу, по вели­чине их включений и равномерности распределения, а также по виду цементирующего вещества и его расположения.

Структуру породы определяют осмотром свежего излома; она может быть кристаллической плотной и зернистой, с различной крупностью кристаллов (мелко-, средне-, крупно- и грубозернистые)  у гранита, сиенита, флюорита и др.; порфированная  у порфиров; стекловатая  у обсидианов; оолитовая - у известняков, зернистая  у песчаников.

Текстуру (сложение) породы и ее однородность определяют также по свежему излому породы. Она может быть плотной  сланцевато­го, чешуйчатого и волокнистого сложения или пористой  ячеистого, дырчатого и землистого сложения, с мелкими или крупными порами. Одновре­менно определяют наличие трещиноватости, размер и направление трещин, а также наличие в породе различных включений.

Спайность  это свойство характеризует способность некоторых кристаллических минералов при ударе раскалываться по определенным гладким плоскостям, последние называются плоскостями спайности.

Различные минералы обладают неодинаковой спайностью: весьма со­вершенная спайность - минералы, легко расщепляются (например, слюда расслаивается на тонкие листочки в одном направлении); совершенная спайность - минералы раскалываются по определенным плоскостям, об­разуя ровные и блестящие поверхности (например, кальцит обладает спай­ностью в трех направлениях, а полевые шпаты - в двух); несовершенная спайность выражена совсем слабо (например, апатит); спайность отсутст­вует - минерал раскалывается по неопределенным направлениям и дает неровные поверхности излома (например, кварц). Аморфные материалы не имеют спайности.

Спайность снижает прочность горной породы и затрудняет механическую обработку природных каменных материалов.

При раскалывании куска горной породы молотком обращают внимание на звук, получающийся при ударе; ясный, глухой или дребезжащий звук дает представление о плотности породы и наличии скрытой трещиноватости.

Поверхность раскола может быть ровной, неровной, волнистой, рваной, угловатой, раковистой, шарообразной. Кроме того, надо указать характер раскола - гладкий, волокнистый, шероховатый, землистый и др.

Ребра отдельности делятся на тупые, острые, режущие и др. Шероховатость плоскости раскола и характер ребер являются существенными показателями свойств изделий из горной породы, определяющими сложность ее обработки и сцепление ее с цементным камнем.

Присутствие карбонатов в образце горной породы определяют действием на него 10%-ным раствором соляной кислоты, которая вызывает "вскипание" на поверхности образца породы, содержащей карбонаты.

Твердость  способность материала сопротивляться проникновению в него другого более твердого тела. Это свойство имеет важное значение при механической обработке каменных материалов.

Твердость однородных каменных материалов определяют по шкале твердости, в которой десять специально подобранных минералов расположены в такой последовательности, когда следующий по порядку минерал оставляет черту (царапину) на предыдущем, а сам им не прочерчивается (табл. 1).

Таблица 1

Шкала твердости материалов

Например, если испытуемый материал чертится апатитом, а сам оставляет черту (царапину) на плавиковом шпате, то его твердость соответствует 4,5.

Чтобы иметь достоверные данные о твердости камня, необходимо испытать не менее трех отдельных образцов, сделав для каждого образца по три определения, как указано выше. По петрографическим характеристи­кам образца горной породы и данным табл. 2 можно определить минералогический состав исследуемой горной породы, а затем по содержанию минералов, по их цвету, структуре и спайности можно установить вид горной породы и по табл. 3  ее свойства.

Примеры описания внешних признаков и петрографической характеристики образцов горных пород:

А. Образец неправильной формы, близкой к параллелепипедной, размером 120180270 мм. Окраска светло-серая. Порода из белого ортоклаза со стеклянным блеском, мусковита, кварца. Кварц и мусковит равномерно распределены в количестве примерно по 20% каждого. Порода плотная, среднекристаллического строения. Раскол близкий к правильному, средней шероховатости, ребра острые. По петрографическим внешним признакам исследуемая горная порода  гранит.

Б. Образец кубовидной формы размером 160170190 мм серой равномерной окраски. Порода однородная, плотная. Твердость 5. Раскол правильный со слабошеховатой поверхностью, ребра острые. Признаки выветривания не обнаружены. На поверхности образца капля раствора соляной кислоты вызвала "вскипание". По петрографическим внешним признакам исследуемая горная порода  известняк.

Таблица 2

ХАРАКТЕРИСТИКА МИНЕРАЛОВ ГОРНЫХ ПОРОД

Таблица 3

ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД

Забор выполненный из блоков ракушняка

Природные каменные материалы применяются для строительства домов и составных частей здания.Для возведения составных частей дома,такие как фундаменты, цоколи, стены, печи применяются различные природные каменные материалы.

2. Изверженные породы.

3. Основные виды строительных материалов относящиеся к группе осадочных горных пород.

4. Основные виды строительных материалов относящиеся к группе метаморфических пород.

5. Природные строительные каменные материалы и изделия.

Природные каменные материалы и изделия получают из различных горных пород, которые подразделяют на изверженные, осадочные и метаморфические.

Изверженные породы

Наиболее распространены такие представители метаморфических горных пород как мрамор, роговики и кварциты а также сланцы, гнейсы разнообразные милониты и катаклазиты. Мрамор представляет собой перекристаллизовавшиеся известняки, при этом мрамор хорошо шлифуется и полируется. Физико-механические свойства состав метаморфических горных пород варьирует в довольно широких пределах.

Мрамор полнокристаллическая метаморфическая карбонатная горная порода которая образовалась в результате перекристаллизации доломита или известняка. Для строительных нужд используют в качестве мрамора такие породы как плотный доломит, мраморизованный известняк, карбонатные брекчии и карбонатные конгломераты, офикальц.

Мрамор содержит довольно большое количество примесей других минералов, таких как полевой шпат, гематит, хальцедон, лимонит, кварц, пирит и органических соединений влияющие на его качество. Например содержание примеси кварца затрудняет распиловку и полировку мрамора. Мрамор имеет следующие физические свойства:

плотность в зависимости от количества примесей от 1900 до 2800 кг/м 3 ; сопротивление излому 10-30 МПа; сопротивление сжатию 100-250 МПа;пористость не более 1%; водопоглощение в пределах 0,15…0,50 %; твердость 3-4. Наиболее прочен и хорошо полируется мелкокристаллический мрамор с зубчатой связью зерен.Отличаются мраморы исключительным разнообразием рисунка и окраски. Окраска мрамора зависит от примесей.

Кварциты-представляют собой метаморфическая горная порода сложенная в основном из зерен кварца, неразличимыми макроскопически между собой которые сливаются в сплошную плотную массу с раковистым или занозистым изломом. Образование кварцита связывают с перекристаллизацией кварцевых песчанников в процессе регионального метаморфизма.

Также к кварцитам относят перекристаллизованные горные породы которые образовались из кремнеземистых гелей хемогенного происхождения. Они составляют основную часть образований железистых кварцитов, которые даже при сильном метаморфизме сохраняют высокую пористость в отличие от кварцитов обломочного происхождения и легко разрушаются. Кварциты хемогенного происхождения характеризуются большим (до 95-99%) содержанием SiO 2 , высокой (до 1710-1770°С) огнеупорностью и механической прочностью.

Кварциты с высоким содержанием SiO 2 (до 98…99 %) используются для получения металлического кремния и его сплавов, для изготовления огнеупорных динасовых изделий, в качестве флюса в металлургии. Кварциты используются широко в качестве облицовочного и декоративного строительного материала.

Природные каменные материалы и изделия

Стена выполненная из бутового камня

Природные каменные материалы и изделия получают из горных пород путем дробления, раскалывания, распиливания, обтесывания, шлифования и полирования. Добывают их в карьерах а обрабатывают на специальных заводах. На строительство поступают в виде бутового камня, щебня, песка или стеновых камней и блоков, плит и профилированных изделий.

Бутовый камень -это куски каменных пород неправильной формы, массой 15-40 кг, состоящие главным образом из известняка и песчанника. Применяют их для кладки фундаментов, стен как подземной, так и наземной частей здания. Стеновые камни и блоки получают выпиливанием из известняков и туфов. Камни применяют для кладки стен зданий, мостовых опор и облицовки.

Из блоков изготовляют плиты по заданным размерам с фактурной обработкой лицевых поверхностей. Профилированные изделия -ступени, подоконники, детали карнизов-получают обрабатывая блоки и плиты на специальных станках.

Среди множества различных видов природных каменных материалов применяемых сегодня в строительстве частных домов, особое место занимает известняк ракушечник. Такие дома выполненные из известняка ракушечника можно встретить часто в южных странах СНГ,в частности на Украине,в Грузии и Армении.

Для кладки стен также применяют природный каменный материал из известняка.Его еще называют бутовый камень,может быть рваным,плитчатым или постелистым. Используемый на строительстве стен камень должен быть чистым, без трещин, расслоений и других дефектов.

Гравий это продукт естественного разрушения горных пород, состоящий из окатанных кусков. Как и песок, гравий может быть овражный, речной и морской.

Гравий, галька-это сыпучие каменные материалы.Они представляют собой небольшие камешки разной формы и цвета. Гравий встречается с размерами камушков от пяти до восьмидесяти миллиметров. Если размеры гравия до двадцати миллиметров- то его относят к мелкому гравию, если от двадцати до сорока миллиметров-то к среднему и от сорока до восьмидесяти -к крупному.

Щебень получают путем дробления более крупных камней в специальных камнедробилках. Его выпускают таких же размеров как и гравий и применяют в качестве заполнителя для бетонных смесей. куски щебня имеют остроугольную форму. Прежде чем использовать щебень и гравий предварительно промывают водой. Природные каменные материалы отличаются высокими показателями,морозоустойчивы и износостойки

Горные породы - это природные образования, слагающие разнообразные геологические тела, из которых построена земная кора (литосфера). Они представляют собой закономерные сочетания или механические смеси различных по составу кристаллических минеральных зерен, наряду с которыми могут присутствовать аморфное вещество и органические остатки; к горным породам относятся встречающиеся в земной коре смеси жидких минеральных веществ (неорганических и органических).

По происхождению горные породы делятся на три группы: магматические (эффузивные и интрузивные), осадочные и метаморфические. Магматические горные породы - это породы, образовавшиеся непосредственно из магмы (расплавленной массы преимущественно силикатного состава, образованной в глубинных зонах Земли), в результате её поступления в верхние горизонты Земли, охлаждения и застывания. В зависимости от условий застывания различают интрузивные (глубинные) эффузивные (излившиеся) горные породы.

Осадочные горные породы (ОГП) - горные породы, существующие в термодинамических условиях, характерных для поверхностной части земной коры, и образующиеся в результате переотложения продуктов выветривания и разрушения различных горных пород, химического и механического выпадения осадка из воды, жизнедеятельности организмов или всех трёх процессов одновременно.

Метаморфические горные породы - горные породы, образованные в толще земной коры в результате изменения (метаморфизма) осадочных и магматических горных пород вследствие изменения физико-химических условий. Благодаря движениям земной коры, осадочные горные породы и магматические горные породы подвергаются воздействию высокой температуры, большого давления и различных газовых и водных растворов, при этом они начинают изменяться.

Природный камень - натуральный строительный материал. Натуральным камнем называют все горные породы, используемые в строительстве. Например: мрамор, гранит, туф, сланец, песчаник, известняк и оникс.

Природный камень является одним из древнейших материалов, используемых людьми для строительства домов или облицовки фасадов. Благодаря красоте, прочности и долговечности природный камень является украшением дворцов, храмов, усадеб или обычных домов. Чаще всего натуральные камни используют при облицовке зданий, как изнутри, так и снаружи. Для внутренней облицовки используют специальные мраморные или гранитные обои. Сочетание мозаичных рисунков и узорчатых структур придают внешнему виду красоту и богатство. Также очень популярна облицовка фасадов природным камнем. Во-первых, это привлекательный внешний вид, а во-вторых, это очень экологичный и при этом очень прочный материал. Также природный камень износостоек, морозоустойчив и почти не впитывает влагу. Недостаток этого материала - относительная дороговизна.

История образования

В позднейшие геологические эпохи, когда земная кора достигла уже значительной толщины, магма выливалась на поверхность в незначительных количествах, главным образом при вулканических извержениях. В процессе вулканического извержения магма выбрасывалась в воздух под большим давлением и, остывая, очень быстро пронизывалась расширяющимися газами. Некоторая часть магмы растекалась по поверхности земли тонкими слоями, быстро остывая и насыщаясь газами. В результате получались породы аморфного строения с высокой пористостью в виде скопления рыхлых частиц или в виде сплошных массивов. Такие породы получили название рыхлых вулканических или вулканических сцементированных.

Все первичные или изверженные горные породы глубинные, излившиеся и вулканического происхождения, подвергаясь действию атмосферных явлений (смене температур, влажности, ветру и т. п.), претерпевают процесс выветривания (разрушения). Процесс разрушения затронул и многие минералы, образующие изверженные горные породы. В разрушении первичных горных пород принял участие и органический мир (растительный и животный) и химические процессы. В результате выветривания изверженных горных пород образовались новые горные породы, носящие название вторичных или осадочных. Большая часть верхних слоев земной коры в наше время состоит из осадочных горных пород и они играют большую роль, чем изверженные. Образование осадочных пород шло разными путями. Некоторые из них представляют собою те же изверженные породы, но распавшиеся на части и рассортированные водою по крупности частиц или по их весу. Такие породы называются: обломочные или механические отложения.

Виды природных каменных материалов

Все каменные материалы, используемые в строительстве, можно разделить на две основные группы: 1) материалы, применяемые в исходном виде (без обработки), 2) материалы, пригодные для строительных целей лишь после соответствующей обработки

Мрамор. Название «мрамор» произошло от греческого «мармарос», что значит – блестящий. Эта зернисто-кристаллическая порода появилась в результате перекристаллизации известняка и доломита под воздействием высокой температуры и давления. Но в строительстве словом «мрамор» называют не только этот камень, но и другие породы, похожие на него. Например, мраморовидные известняки и доломиты. В подавляющем большинстве мрамор хорошо поддается обработке любыми инструментами, что позволяет расширить и без того богатый спектр его цветов. Например, полировка усиливает рисунок и цвет мрамора, шлифовка снижает его яркость и четкость, а фактура скалывания абсолютно скрывает рисунок, но значительно осветляет общий фон.

По декоративным свойствам, возможностям обработки и широте применения мрамор делят на белый, серый и цветной. Белый мрамор практически не содержит примесей, поэтому он часто однороден, имеет мелко- и среднезернистую структуру. Этот мрамор легко поддается обработке. Наиболее ценным считается мелкозернистый белый мрамор, который славится теплым тоном и тем, что он просвечивается. Этот камень, также называют статуарным, так как его широко используют в скульптуре. Белый мрамор считается очень капризным, домашним камнем, что связано с его особой структурой: он слабо защищен от образования пятен и пожелтения. Это касается в первую очередь недорогих сортов. Такой мрамор следует с осторожностью применять при облицовке фасадов. Безусловно, его технические характеристики позволяют переживать и лютые морозы, и механические повреждения, однако через некоторое время он может потерять свою красоту и блеск, потускнеть и покрыться желтыми пятнами.

Серый мрамор чаще всего неоднороден имеет слоистую расцветку. Характерный рисунок серого мрамора – «облачный» и «снежно-пейзажный». Этот вид мрамора легко обрабатывается и полируется. Его так же как и белый мрамор используют для наружной и внутренней облицовки. Среди цветного мрамора редкими считаются сине-голубые разновидности. Все они хорошо поддаются полировке. Теплостойкие качества мрамора позволяют применять этот камень для наружной облицовки каминов или помещений, связанных с повышенной температурой. Коэффициент водопоглощения мрамора так же, как у гранита, довольно низкий, поэтому его можно использовать при строительстве бассейнов, ванн и фонтанов.

Граниты. Гранит (от латинского «гранум» – зерно) – самая распространенная горная порода. Имеет ярко выраженную зернисто-кристаллическую структуру и состоит в основном из полевых шпатов, кварца, слюды и других минералов. По величине зерен граниты делятся на мелкозернистые, среднезернистые, крупнозернистые. Цветовая «палитра» гранита чрезвычайно богата. Чаще всего встречается серый гранит разных оттенков – от светлого до темного. Бывает также розовый, оранжевый, красный, голубовато-серый и иногда голубовато-зеленый гранит. Исключительно редки граниты с голубым кварцем. Наиболее ценными в декоративном отношении считаются следующие разновидности гранитов: мелкозернистые светло-серые с голубым оттенком, насыщенно темно-красные и зеленовато-голубые.

Гранит хорошо полируется, сохраняя зеркальный блеск поверхности в течение долгого времени, легко поддается теске, что позволяет создавать различные фактуры. Для создания декоративных эффектов некоторые разновидности гранитов подвергают термической обработке. Светло-серые граниты приобретают после этого нежный сахарно-белый оттенок. Благодаря своим высоким механическим показателям и эксплуатационным свойствам гранит широко применяется в строительстве цокольных конструкций, в облицовке набережных, фасадов зданий, а также пола. Мелкозернистый гранит используют в скульптуре (поскольку его структура позволяет проводить ударную обработку), а крупнозернистый – для возведения монументальных сооружений. Очень часто к гранитам относят сиениты, которые отличаются от гранитов менее выраженной зернистостью и отсутствием кварца (благодаря этому они лучше поддаются обработке). Сиениты темнее гранитов: обычно они имеют серый, темно-серый, серо-голубой, темно-розовый цвета. Применяются в строительстве точно так же, как и граниты.

Туф - легкая, сцементированная, пористая горная порода. Имея высокие декоративные свойства, представляет собой ценный отделочный строительный материал. По способу геологического образования различают основные типы туфов: вулканические, известковые и кремнистые. Известковые и кремнистые туфы образуют, в отличие от вулканических туфов, группу горных пород, объединённых генезисом - отложением карбоната кальция или кремнистого вещества из раствора в местах выхода на земную поверхность минеральных источников. В результате выветривания горных пород воды растворяют химические соединения, образуя раствор, из которого затем происходит вторичное выпадение осадков и образование новых горных пород. Если отложения происходят в результате неорганических химических процессов, образуются «накипи» и туфы. В местах выхода на земную поверхность водных источников падает давление и из раствора удаляется углекислый газ, вследствие этого растворённые в воде соединения распадаются и выпадает осадок в виде известковых или кремнистых туфов.

Сланцы – это горные породы с ориентированным расположением слагающих минералов и хорошо выраженной сланцеватостью, т.е. способностью раскалываться на тонкие пластинки. Это очень разный по внешнему виду и свойствам камень. Скорее можно говорить о целой группе отделочных камней, объединенных под общим названием – сланец. Например, твердость. У сланца она колеблется от 2 до 6 баллов по шкале Мооса. Это примерно соответствует твердости гипса (2) и ортоклаза (6). В коэффициенте водопоглощения тоже большой разброс – от 0,01 до 3 %. Объединяет же все виды сланца одно – прочная слоистая (сланцевая) структура этого материала, которая и создает уникальную, выразительную фактуру поверхности. Поэтому этот камень позволяет не создавать однотипных интерьеров.

Песчаник – это осадочная горная порода, которая образуется в результате воздействия влаги, ветра, перепадов температур оказывающих разрушительное действие. Песок бывает мелкий и крупный. Под воздействием времени возможен и обратный процесс, когда такой материал затвердевает, для этого нужно наличие скрепляющего вещества и давления. Песчаник бывает следующих разновидностей (по минеральному составу): олигомиктовый и полимиктовый. Когда основу этого сырья составляет кварц (90% от массы и более) то он относится к группе олигомиктовых, так же есть полвошпатово-кварцевые, слюисто-кварцевые и другие разновидности этого материала (в них массовая доля кварца от 60% и до 90%). Так же он бывает либо однородным, либо слоистым. В случае, когда в этом материале преобладает полевой шпат над кварцем или, например, более сложные смеси, где присутствует и цемент из тонокотернистого обломочного материала – данная разновидность относится к полимиктовым видам.

В строительстве этот вид сырья широко применяется как в качестве бутового камня, так и в облицовочных работах. Он устойчив к влиянию различного рода среды, перепадам температур, влаге, морозостойкий. Он является экологически чистым продуктом и обладает бактерицидным действием. При срезе имеет причудливый, всегда индивидуальный узор. В декоре как элемент интерьера или экстерьера используется для отделки каминов, облицовки цоколей, полов, тротуаров, содовых дорожек, лестниц. При этом есть несколько способов обработки песчаника: галтование – когда ему придают форму камня с окатанными краями, либо проведение одинарного или двойного скола на лицевой стороне. Использование естественного материала в декоративных работах всегда гарантирует уникальность и неповторимость объекта.

Известняк - осадочная горная порода органического, реже хемогенного происхождения, состоящая преимущественно из CaCO 3 (карбоната кальция) в форме кристаллов кальцита различного размера. Он состоит преимущественно из раковин морских животных и их обломков, называется ракушечником. Входящий в состав известняка карбонат кальция способен растворяться в воде, а также медленно разлагаться на углекислый гази соответствующие основания; первый процесс - важнейший фактор образования карста, второй, происходящий на больших глубинах под действием глубинного тепла земли, даёт источник газа для минеральных вод. При метаморфизме известняки перекристаллизуются и образуют мраморы. Известняк широко применялся в качестве строительного материала, мелкозернистые разновидности использовали для создания скульптур. Обжиг известняка даёт негашёную известь - древний вяжущий материал, до сего времени применяемый в строительстве. Одним из основных строительных материалов, получаемых из известняка, является известняковый щебень, который широко используется в дорожном строительстве и в производстве бетонов.

Оникс - минерал, халцедоновая (волокнистая) разновидность кварца, в котором незначительные по количеству примеси создают плоскопараллельные окрашенные слои. Полосчато-окрашенную разновидность мрамора часто называют мексиканский оникс или алжирский оникс. Цвет - коричневый с белыми и чёрными узорами, красно-коричневый, коричнево-жёлтый, медовый, белый с желтоватыми или розоватыми прослоями. Для оникса особо характерны плоско-параллельные слои разного цвета. Агатовый и сердоликовый оникс («сардоникс», «сард») использовался людьми с доисторических времён для изготовления небольших резных художественных изделий (глиптика), а также резных цилиндрических печатей. Это один из наиболее ценных поделочных камней. Кальцитовые (мраморный и др.) виды ониксов широко распространены и относятся к наиболее доступным и недорогим декоративно-поделочным материалам. Как раньше, так и теперь, они широко используются в серийных бытовых и крупных изделиях: это всевозможная мелкая и средняя пластика, ониксовые вазы, шкатулки, подсвечники, столешницы. Применяется также в мозаике и облицовке. Сравнительно недорогой поделочный камень.

К атегория: Облицовка камнем

Природные каменные материалы

Материалы и изделия, добываемые и изготовляемые горных пород методами механической обработки, назыаются природными каменными материалами. Примерами таких материалов могут служить облицовочные плиты из граиита, мрамора, известняка, а также щебень.

Горные породы - это значительные по объему скопления минералов в земной коре, имеющие более или менее постоянный состав.

Минералами называют продукты природных реакций, обладающие определенным химическим составом и характерными физическими свойствами.

Минералы, участвующие в образовании горной породы, называют породообразующими для данной породы. В зависимости от условий образования горные породы делятся на изверженные (первичные), осадочные (вторичные) и метаморфические (видоизмененные).

Трудоемкость обработки природного камня и качество изделий, получаемых из него, зависят от минералогического состава, строения (структура, текстура, порис- стость, трещиноватость, обрабатываемость, абразивность, анизотропность) и физико-механических свойств породы.

Структура горной породы характеризуется особенностями строения, обусловленными размерами, формой и соотношением образующих ее минералов. Структуры бывают полнокристаллические, неполнокристаллические, полукристаллические и стекловатые. Структура в значительной степени определяет декоративные качества горной породы.
Текстурой горной породы называют относительное расположение и распределение в иен породообразующих минералов. Текстуры бывают массивные, линейно-параллельные, полосчатые, слоистые, пористые.

Пористость горной породы определяют отношением объема пустот к объему горной массы. Наименьшей пористостью обладают изверженные породы. Так, пористость гранитов составляет 1,2%, диабазов и габбро - 1%, кварцитов - 0,8%. Пористость осадочных горных пород достигает 20-25%.

Трещиноватость - наличие трещин в горной породе, Это характерное свойство всех без исключения горных пород. Трещиноватость бывает открытая, закрытая, сомкнутая и скрытая. При обработке камня учитывают разновидность трещиноватости и ложную слоистость камня, т. е. способность породы раскалываться по параллельным плоскостям.

Обрабатываемость - это способность горной породы принимать заданную форму и фактуру лицевой поверхности при воздействии различными инструментами.

Абразивноеть горной породы характеризуется изнашиваемостью камнеобрабатывающего инструмента в процессе трения. Она зависит от содержания в породе природных абразивных минералов (кварц, полевые шпаты, кремень, корунд, гранат). Крупнозернистые породы с остроугольными зернами обладают более высокой аб- разивностью, чем мелкозернистые с окатанной формой зерен.

Анизотропность - это способность горных пород (особенно гранитов) более легко раскалываться по определенным направлениям. Анизотропность в большой степени проявляется в слюдах, содержащихся в гранитах.

Анизотропность породы учитывают при определении расстояния между гнездами для клиньев при раскалывании блоков.

Природные каменные материалы. Их получают из горных пород. Они обладают высокой атмосферостойкостью, прочностью и красивой окраской.

Горные породы делят на три основные группы: первичные, вторичные и метаморфические.

Первичные (изверженные) горные породы образовались путем остывания расплавленной магмы. К ним относятся гранит, сиенит, диорит, лабрадорит, габбро, базальт, диабаз. Эти материалы имеют плотную структуру, большой вес, высокие механическую прочность и теплопроводность. Пористая разновидность изверженных пород - вулканический туф - при небольшой плотности (1000-1500 кг/м3) обладает значительной механической прочностью и хорошими теплоизоляционными свойствами. Перечисленные каменные материалы применяют для приготовления щебня, кладки фундаментов зданий, облицовки стен и пола, изготовления лестничных ступеней.

Вторичные горные породы образовались от воздействия на первичные породы воды, льда, переменной температуры, газов (обломочные и рыхлые породы), а также в результате осаждения на дне водоемов раковин и панцирей простейших организмов (осадочные породы).

При разрушении первичных пород образуются гравий и песок, которые служат сырьем для изготовления бетонов и растворов. К осадочным породам относятся гипс, доломит, известковые туфы.

Известняки применяют как сырье для изготовления вяжущих, а также в качестве стенового и облицовочного материала.

Метаморфические горные породы - мрамор, гнейсы, кварциты - получились в результате воздействия на них различных внешних факторов. Например, мрамор является известняком, получившим вследствие давления и высокой температуры кристаллическое плотное строение. Метаморфические породы используют для облицовки стен зданий, настилки полов в торговых залах крупных торговых предприятий.

Облицовочные плиты и камни изготовляют распиливанием или раскалыванием блоков природного камня с последующей механической обработкой. Горные породы, применяемые для изготовления облицовочных плит, должны иметь предел прочности на сжатие не менее 5 МПа, морозостойкость не менее Мрз 15. Плиты для настилки полов и облицовки стен имеют прямоугольную форму с размером стороны 200… 1000 мм. Плиты больших размеров (до 3 м2) изготовляют из более прочных пород, а меньших размеров (до 1 м2) - из менее прочных. Облицовочным плитам придают разнообразную фактуру лицевой поверхности - зеркальную, шлифованную, пиленую, точечную, бороздчатую, рифленую. Высокая долговечность облицовки из каменных плит требует в 5…8 раз меньше затрат на эксплуатацию, чем отделка цветными растворами или силикатными и известковыми красками. Особенно экономически эффективно применение гранита, мрамора, известняка, туфа в районах, где ведется добыча этих горных пород.

Минеральные вяжущие вещества. Их получают путем обжига в печах из природных каменных материалов (гипса, ангидрида, доломита, магнезита, известняков). Куски, полученные после обжига, путем помола превращают в порошок. Чем меньше размер зерен после помола (тонкость помола), тем выше активность вяжущего. Порошок при смешивании с водой переходит в жидкое (тестообразное) состояние, затем постепенно отвердевает, превращаясь в камневидное вещество. Процесс твердения вяжущих называется схватыванием. Срок схватывания отсчитывают от момента затворения вяжущего водой.

Вещество должно схватываться только после того, как оно будет уложено в форму. Вяжущие вещества могут затвердевать на воздухе или в воде. Вяжущие, твердеющие на воздухе, называются воздушными, в воде - гидравлическими.

Воздушные вяжущие - воздушная известь, строительный гипс. Известь поступает на строительство негашеной. В таком виде она называется кшелкой. При гашении извести водой она распадается в тонкий белый порошок - пушонку. При затворении пушонки водой получается известковое тесто, которое используют для приготовления кладочных и штукатурных растворов. Строительный гипс получают путем обжига природного гипса с последующим размолом в тонкий порошок. При смешивании гипса с водой образуется гипсовое тесто, которое постепенно густеет и переходит в камневидное состояние. При воздействии влаги прочность затвердевшего гипса значительно снижается, поэтому его применяют для штукатурки внутренних стен, изготовления перегородок, архитектурных деталей.

Гидравлические вяжущие - портландцемент, глиноземистый, известково-пуццолановый и известково-шлако- вый цементы - используют для приготовления бетонов и растворов. В строительстве зданий чаще применяют портландцемент. Его получают путем обжига смеси известняков и глин. После обжига производят помол спекшейся смеси - клинкера - в тонкий порошок. Порошок, затворенный водой, превращается в тесто, схватывается и начинает твердеть. В течение первых семи дней твердость и прочность быстро повышаются, затем замедляются и достигают расчетных значений на 28-е сутки. Нормальное твердение цементного теста происходит при температуре плюс 15 °С во влажной атмосфере. При температуре 0СС и ниже цементное тесто замерзает, и нарастание прочности не происходит. На заводах при изготовлении изделий из бетона искусственно ускоряют его твердение путем подогрева (термической обработки) паром или другими способами. За сутки термообработки достигается 50…70%-ная расчетная прочность бетона. Такое изделие может отпускаться с завода и укладываться в дело. Набор остальных 50 - 30 % прочности завод гарантирует в течение 28 сут после изготовления изделия. Прочность цемента характеризуется его маркой. Марку устанавливают по пределу прочности при изгибе специальных образцов. Образцы выполняют из цементного раствора состава 1: 3 (по массе) и испытывают их через 28 сут после изготовления. Цементная промышленность выпускает портландцемент марок 300, 400, 500 и 600.

Отвердевший портландцемент, находящийся под постоянным воздействием воды (например, в фундаментах здания), оказывается нестойким и разрушается, особенно если омывающие его воды содержат растворенные соли и кислоты. В этих случаях бетон готовят из глиноземистого цемента, известково- пуццоланового портландцемента и шлакопортландцемента.

Транспортируют цемент в специальных железнодорожных вагонах и автомобилях-цементовозах, оборудованных приспособлениями для пневматической погрузки и разгрузки, а также в многослойных бумажных или целлофановых пакетах; хранят в бункерах, силосах или в закрытых помещениях с полом, возвышающимся над землей. При этом следует учитывать, что при хранении даже в самых благоприятных условиях активность цемента снижается через три месяца на 20%, а через год до 40%.

Природными каменными материалами называют материалы и изделия, получаемые механической обработкой (дроблением, раскалыванием, распиливанием) горных пород. Таким образом получают облицовочные плиты, камни и блоки для кладки стен, щебень. Некоторые горные породы (песок, глину, гравий) используют без обработки. Все эти виды строительных материалов называют нерудными.

Благодаря разнообразным свойствам, высокой прочности, долговечности и неограниченным запасам камень с глубокой древности был универсальным строительным материалом. До наших дней сохранились монументальные сооружения из природного камня: египетские пирамиды, греческие и римские храмы, арены и акведуки, соборы Древней Руси.

С появлением искусственных каменных материалов (бетона, керамики) и индустриальных методов возведения зданий и сооружений роль природного камня в строительстве значительно изменилась. В настоящее время природный камень в основном используют в качестве заполнителя в бетонах, как сырье для получения керамики, вяжущих веществ, стекла и др., а также для облицовки зданий и инженерных сооружений, как местный строительный материал для кладки стен.

Природные каменные материалы классифицируют по плотности (тяжелые плотностью более 1800 кг/м3 и легкие плотностью менее 1800 кг/м3); пределу прочности при сжатии (на марки от 4 до 1000, причем легкие каменные материалы имеют марки до 200, а тяжелые - от 100 и выше) и по морозостойкости.

Технические требования к природным каменным материалам и изделиям устанавливаются соответствующими ГОСТами и ТУ в зависимости от назначения материала и условий работы сооружения или конструкции.

По степени обработки различают грубообработанные каменные материалы (песок, гравий, щебень, бутовый камень) и штучные изделия (пиленые штучные камни и блоки для стен, плиты и профильные изделия для наружной и внутренней облицовки зданий и сооружений).

Природные каменные материалы