Материалы из природного камня

 

Немного истории

Природный камень – первое добытое человеком полезное ископаемое.

Наиболее древние сооружения, сохранившиеся до наших дней, были построены из природного камня.

На протяжении тысяч лет основными зданиями из природных каменных материалов были монументальные культовые, где масса преобладала над внутренним пространством.

Массивные культовые сооружения ( ступы, храмы ) в древней Индии, древних майя ( пирамиды, дворцы ) имели на поверхности каменных материалов разнообразную резьбу.

Среди отдельных ярких мазков на огромной картине древней мировой архитектуры из природного камня можно отметить творения мастеров Византии, Сербии, Армении, Грузии и, конечно, Руси. Дмитриевский собор в г. Владимир – яркий пример самобытного русского каменного храма с великолепной резьбой. (приложение 1)

В современном же строительстве из природного камня путем обработки получают стеновые и фундаментные блоки для возведения различных по назначению сооружений, бордюрный камень для ограждения дорог, облицовочные плиты для внутренней и наружной отделки зданий. Монументальный камень для изготовления колонн и крупных архитектурных деталей. Каменная облицовка повышает долговечность зданий и избавляет от необходимости ремонта наружных стен на многие десятилетия. При применении более сложных технологий из горных пород получают каменное литье и минеральную вату.

Основы производства

Условия образования горных пород предопределяют их минералогический состав и общий характер строения. Именно от состава и структуры зависят их основные свойства, а следовательно, применение в строительстве.

По условиям образования горные породы разделяют на три основные группы (подробнее см.приложение 2):

ü Магматические (изверженные)

ü Осадочные (вторичные)

ü Метаморфические (видоизмененные)

Магматические (изверженные) горные породы образовались из расплавленной магмы, поднявшейся из глубины земной коры и отвердевшей при остывании. В зависимости от скорости и места охлаждения магмы они в свою очередь могут быть глубинными или излившимися.

Глубинные породы остывали медленно, под значительным давлением толщи земной коры. Эти условия обеспечили полную кристаллизацию составляющих минералов. Поэтому такие породы имеют крупнокристаллическую структуру, высокие плотность (2600...33ОО кг/м3) и прочность на сжатие (100...500 МПа), морозостойкость (более F200), низкое водопоглощение (О, 1...1, 5 %), большую теплопроводность. К ним относятся граниты, габбро, диорит и др.

Граниты — самые распространенные магматические породы на Земле. Они имеют зернисто-кристаллическое строение, обеспечивающее им высокую прочность на истирание. Цвет гранита зависит от цвета входящего в его состав полевого шпата и чаще всего бывает серым, голубовато-серым, но может быть и темно-красным, и даже зеленым. Граниты хорошо обрабатываются (обтесываются, шлифуются и полируются). В строительстве используют облицовочные плиты для стен и пола, бордюрные камни, щебень для высокопрочных бетонов. Граниты применяют для облицовки гидротехнических сооружений, набережных, цоколей зданий, а также для выполнения фундаментов монументальных сооружений.

Габбро - кристаллическая крупнозернистая горная порода, устойчивая к выветриванию. Ее камень используют в качестве облицовочных плит, для покрытия дорог и получения высокопрочного щебня для бетонов. Одна из разновидностей габбровых пород — лабрадорит — имеет серую и черную окраску с красивыми мерцающими вкраплениями в синих и зеленых тонах, его используют для особо ценных облицовок.

Диорит — крупнокристаллическая среднезернистая горная порода, обладающая повышенной ударной вязкостью и устойчивостью к выветриванию, хорошо полируется. Эти свойства позволяют использовать диориты в качестве материалов, противодействующих различным вибрационным воздействиям, например для фундаментов мостовых сооружений. По строительным свойствам диорит не уступает граниту, его применяют при облицовочных работах и в дорожном строительстве.

Излившиеся горные породы образовались при быстром остывании магмы. В случае отвержения у поверхности земли породы близки по своим свойствам к глубинным, но в отличие от них имеют мелкокристаллическую, скрытокристаллическую или частично стекловатую, аморфную структуру. К плотным породам относят андезиты, диабазы и базальты, отличающиеся высокой кислотостойкостью. При быстром охлаждении лавы, выброшенной под давлением газов на поверхность земли или высоко в воздух, образуются соответственно высокопористая вулканическая пемза или рыхлый вулканический пепел, который с течением времени спрессовывается и образует вулканический туф.

Диабазы имеют скрытокристаллическую структуру, обладают высокой прочностью, большой ударной вязкостью, малой истираемостью, способностью раскалываться на куски сравнительно правильной формы. Используют диабаз для изготовления дорожных материалов, щебня для бетона, облицовочных плит, а также в качестве сырья для получения кислотоупорных изделий — каменного литья.

Базальт - представляет собой плотную тяжелую породу, имеющую скрытокристаллическое или аморфное строение. Большая твердость и хрупкость базальтов затрудняют их обработку. Эта горная порода обладает кислоупорными и электроизоляционными свойствами, а также является ценным сырьем для получения кислостойкого каменного литья в виде облицовочных плит и труб. Используя специальную технологию, из базальта получают каменную вату.

Осадочные породы имеют вторичное происхождение, так как

Образуются в результате физического и химического разрушения изверженных пород. Например, гранит разрушается с образованием природного щебня, кварцевого песка и глины. Общим признаком осадочных пород является одинаковая форма залегания в виде пластов, поэтому их еще называют пластовыми.

Основными причинами разрушения являются:

Ø Физические – нагревание солнцем, резкие перепады температур, ветер, замерзание влаги в порах;

Ø Химические – воздействие различных кислот и солей, находящихся в воде и воздухе (углекислота, серный и сернистый ангидрид);

Ø Органические – влияние продуктов жизнедеятельности мхов, лишайников, и других простейших растений и микроорганизмов.

В зависимости от условий образования осадочные породы делят на три основные группы: механические, химические осадки и органогенные.

Механические отложения образовались в результате физического разрушения изверженных пород. Их в свою очередь подразделяют на рыхлые (гравий, щебень, песок, глина), оставшиеся на месте разрушения или перенесенные водой, льдом или ветром, и сцементированные (песчаники, брекчии, конгломераты). Цементирующим веществом в этих породах может служить раствор карбоната кальция, кремнезема, оксидов железа или глины. В песчаниках цементируемой породой является песок, в брекчиях — щебень, конгломератах — гравий, имеющий округлую форму. Сцементированные породы, обладающие высокой плотностью, прочностью и морозостойкостью, используют для кладки фундаментов, стен неотапливаемых помещений, облицовки зданий, ступеней и тротуаров.

Химические осадки образовались в результате выпадения из пересыщенных водных растворов вследствие изменения температуры различных кристаллических веществ. Основными представителями этой группы материалов, нашедшими широкое применение в строительстве, являются карбонатные (известняк, магнезит, доломит) и сульфатные (гипс, ангидрит) породы. Все эти природные каменные материалы служат сырьем при изготовлении минеральных вяжущих веществ (извести, портландцемента, каустического магнезита, гипса), которые используют для получения строительных растворов и бетонов.

Органогенные отложения образовались в результате скопления отмирающих водорослей, раковин, моллюсков и их спрессовывания толщей воды.

Для строительных целей наибольшее применение нашли мел, известняк – ракушечник, диатомиты и трепелы.

Мел — мягкая порода, сложенная мельчайшими частицами водорослей и скелетов одноклеточных животных. Его используют в цементной, стекольной промышленности, при производстве извести, в качестве наполнителя пластмасс, красочных составов и резиновых изделий.

Известняк-ракушечник представляет собой сцементированные обломки раковин. Это относительно пористая порода с водопоглощением до ЗО %, прочностью 10…60 МПа. Используют этот материал в качестве бутового камня, щебня, стеновых блоков, облицовочных плит, сырья для получения вяжущих.

Диатомиты и трепелы — близкие по структуре, составу и свойствам породы. Они высокопористы, огнеупорны, кислотостойки, плохо проводят звук и тепло. Их применяют при изготовлении теплоизоляционного легкого и огнеупорного кирпича и в качестве активных минеральных добавок в цемент.

Метаморфические породы образуются в толще земной коры в результате более или менее глубокого преобразования изверженных или осадочных горных пород при действии высоких температур и давления, а также возможном химическом воздействии. Метаморфические породы отличаются от исходных структурой и свойствами. По структуре их разделяют на массивные или зернистые (мрамор, кварцит) и сланцеватые (гнейсы сланцы).

Мрамор - наиболее распространенная метаморфическая порода, широко используемая в строительстве. Это название объединяет плотные карбонатные породы, часто весьма заметно отличающиеся по свойствам. Основная область применения мрамора — внутренняя отделка при этом учитывают, что многие разновидности мрамора имеют сравнительно высокую истираемость, что ограничивает их применение для покрытия пола.

Более широкое применение природных материалов и изделий в строительстве представлено в таблице (см. приложении 3)

Основы технологии

Блоки камня, полученные в карьере, поступают на камнеобрабатывающие предприятия для переработки. Процесс в результате которого камню придают требуемую форму, размер и фактуру лицевой поверхности, включает ряд операций, выполняемых в определенной последовательности разнообразными камнеобрабатывающими станками. На современных предприятиях камень обрабатывают механизированным способом. В зависимости от характера используемого инструмента различают три основных вида обработки: резанием, шлифованием и скалыванием. Каждый из этих видов, в свою очередь, делится на две стадии: придание камню формы и размеров выпускаемого изделия и фактурную обработку. Для этого лицевой поверхности изделия придают заданную степень рельефа.

Обработка резанием – наиболее современный процесс обработки камня: этот способ высокопроизводителен, дает меньше отходов и в наибольшей степени допускает автоматизацию производства. В зависимости от твердости камня используют стальные и твердосплавные резцы ( для камня мягких пород и средней твердости) или алмазный и карборундовый инструменты ( для пород средней твердости и твердых) специальной конструкции.

Обработка скалыванием – также широко используемый способ, однако в большинстве случаев он сопряжен с постоянным оператора и поэтому более трудоемок. Ударная обработка камня механизирована и автоматизирована не полностью.

Придание камню требуемой формы независимо от принятого способа обработки выполняют в две стадии: сначала изделию придают форму, грубо приближающуюся к заданной, и лишь затем изделие получает окончательную форму в соответствии с проектом. Такое разделение операции повышает производительность оборудования, дифференцируя его работу: каждая работа выполняется на специализированных станках.

При получении требуемой фактуры абразивную обработку производят, как правило, на шлифовально-полировальных станках.

Шлифование поверхности камня позволяет достичь высокой степени ее гладкости, вплоть до зеркального блеска. Процесс шлифования останавливают при получении поверхности с заданной степенью шероховатости.

Фактура камня, обрабатываемого при помощи скалывающих инструментов, может характеризоваться наличием глубокого (до 50 мм и более) рельефа, создающего четкую светотень, повышающую декоративный эффект. Более сложна фактура неглубокого рельефа, которая достигается последовательной обработкой поверхности специальными инструментами.

К достижениям камнеобрабатывающей промышленности относится получение тонкопиленых плит природного камня для облицовки толщиной не более 10 мм. Внедрение ультразвуковой, плазменной, лазерной обработки материала, что позволяет увеличить выпуск материалов при одновременном снижении их себестоимости и повышении качества.

 

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться: