Каменные материалы
Основными свойствами строительного камня являются стойкость, легкодоступность, обрабатываемость, прочность, однородность, цвет, фактура и др. Требования, предъявляемые к строительному камню, зависят от характера сооружения.
Стойкость (а следовательно, и долговечность) — зависит в основном от пористости строительного камня, так как замерзание воды в полостях приводит к образованию в нем сколов и трещин. К растрескиванию могут приводить расширение и сжатие, связанные с изменениями температуры.
Объемная масса — масса единицы объема материала в естественном состоянии. Объемная масса плотных изверженных пород в среднем равна 2,5 и выше, что означает массу 1 м3 породы в массиве 2,5 т. Щебень из этого камня с учетом пустот имеет объемную массу 1,7м. Объемная масса щебня из известнякового камня — 1,6 т.
Доступность — зависит главным образом от удаленности карьера и условий транспортирования к месту строительства. Свежедобытый камень содержит «карьерную влагу», что облегчает его обработку.
Прочность — способность горных пород сопротивляться механическим воздействиям.
Материалы подразделяют на пять классов прочности: – крепкие и очень крепкие (1-го и 2-го классов) — не затронутые или слабо затронутые выветриванием — кварциты, граниты, порфиры, базальты, мраморовидные и плотные известняки и доломиты. Такие породы пригодны для всех видов дорожных одежд, предел прочности их свыше 100 МПа; – средней крепости (3-й класс) — те же породы, но затронутые выветриванием, а также кремнистые сланцы, неравномерной плотности известняки и песчаники. Каменные породы средней крепости применяются широко в дорожном строительстве в виде щебня. Предел прочности 60—80 МПа; – мягкие (4-й класс) — пористые известняки, доломиты известняковые, железистые, тонкопленчатые песчаники. Применяются в виде щебня при устройстве оснований для твердых верхних покрытий. Предел прочности 30-40 МПа; – очень мягкие (5-й класс) — выветренные изверженные породы, мучнистые, землистые известняки, слабые песчаники, глинистые сланцы. Применяются только с вяжущими материалами для устройства щебеночных оснований. Предел прочности 80 МПа.
Плотность — масса единицы объема абсолютно плотного материала без пор.
Однородность — нужна для того, чтобы строение не выглядело пестрым.
Цвет материалов из осадочных пород зависит от растворенных минеральных солей. В некоторых материалах из-за таких минеральных солей под действием погодных условий могут возникать пятна обесцвечивания. Выцветание, т.е. появление беловатых пятен на кирпичных стенах, обусловлено отложением солей на поверхности при испарении влаги из кладочного раствора и кирпича. Несмотря на неприглядный вид, выцветание безвредно и может быть удалено слабым раствором соляной кислоты.
Водопоглощение — способность материала впитывать воду при нормальном атмосферном давлении. Породы крепкие (магматические и осадочные) из-за своей плотности впитывают воду слабо. Водопоглощение их колеблется от 0,5 до 1 %.
Каменные породы 27 -го класса имеют большее водопоглощение —1,5-3 %. Водопоглощение пород 3-го класса — 3,5-8 %, 4-го и 5-го классов 4-15 %. Каменный материал с высокой водопоглощающей способностью в чистом виде для строительства непригоден. Для предохранения от насыщения влагой он должен быть обработан битумом, который и создает на поверхности камня защитную пленку.
Морозостойкость — способность материала выдерживать попеременное замораживание и оттаивание без значительных признаков разрушения или снижения прочности. Морозостойкими считаются каменные породы, которые при этом испытании теряют до 5 % первоначальной массы, породы средней морозостойкости теряют до 10 , неморозостойкие — более 10 %. Породы первых трех классов морозостойкие, так как они теряют в массе до 10 %, 4-го и 5-го классов — неморозостойкие, так как они теряют свыше 15 первоначальной массы.
Сопротивление сжатию — это сопротивление, которое определяется предельным напряжением, возникающим в образце при разрушающей нагрузке, или пределом прочности. Измеряется в МПа.
Сопротивление стиранию — способность щебня или гравия не изменять свои параметры при максимальных нагрузках. Для крепких изверженных пород износ не превышает 5% объема, для осадочных — 6-7%, для мягких 15-20%, гравий считается крепким с показателем износа до 25%, средним — до 35, слабым — до 50 и очень слабым — свыше 50%.
Природные каменные материалы добывают камень из скальных горных пород путем механической обработки: придания определенной формы и размера, чистки, шлифовки, полировки, получения разных фракций щебня и высевок.
Горные породы по происхождению делятся на изверженные и осадочные:
Изверженные — получились в результате медленного застывания расплавленной магмы в глубине земной коры или быстрого застывания на ее поверхности.
В первом случае образовываются кристаллические породы: гранит, сиенит, диорит; во втором — стекловидные породы: липарит, трахит, андезит, базальт, диабаз. Все эти породы широко применяются в дорожном строительстве.
Осадочные — получились в результате разрушения изверженных каменных пород на поверхности земли под активным влиянием различных факторов: воды, ветра, льда, высоких и низких температур и т. д.
Они подразделяются на: – рыхлые обломочные породы— состоят из обломков каменных пород различной величины: валуны, галечники, гравий, естественный щебень, песок; – сцементированные обломочные породы — состоят из уплотненных и сцементированных каменных минеральных частиц: известняк, доломит, песчаник, известковый туф, конгломераты, брекчия.
Каменные материалы представлены следующими видами:
Шашка каменная — грубоколотый, усеченный на конус или пирамиду камень 1-го и 2-го классов с двумя обработанными параллельными плоскостями (верхняя плоскость по площади больше нижней). Применяется для мощения в сочетании с плиткой, крепления откосов, кюветов, поверхностных лотков.
Брусчатка — колотый камень 1-го и 2-го классов, близкий к параллелепипеду с параллельными верхними и нижними плоскостями. Скос у подошвы у низкой брусчатки не должен превышать 5 см с каждой стороны. У средней и высокой брусчатки — 10 см. Применяется в сочетании с плиткой для крепления откосов, устройства бордюра, декоративного мощения, по поверхности открытых лотков.
Бортовые камни (бордюры) — это параллелепипед-ные вытянутые бруски из крепких и каменных пород длиной от 70 см до нескольких метров, с вертикальной или наклонной лицевой гранью или двумя боковыми гранями и обработанной поверхностью видимой частив Размеры сечения: 10×20; 15×30; 20×30.
Плитка каменная — изготовляется из крепких пород 1-го и 2-го классов специальным машинным пилением различной величины и толщины. Толщина плитки (10-15 см) позволяет применять ее для дорожных покрытий; тонкая плитка толщиной до 5 см служит для облицовки различных сооружений, для чего ее верхнюю поверхность полируют.
Бутовый камень — куски известняка или песчаника — горной породы (3-го класса прочности) длиной до 50 см с массой 10-20 кг. Применяется для кладки подпорных стенок, труб и мостов. Может быть переработан на плитку с неровными краями и гладкой нижней поверхностью, а также шашку и щебень.
Бут может быть рваным, плитчатым (плитняк), по-стелистым. На строительстве домов используется чистый, без трещин, расслоений и других дефектов камень. Для удобства в работе вес одного камня не должен превышать 50 кг. Качество бута определяют, нанося по нему удары молотком. Если камень издает чистый звук и не рассыпается, он подходит для строительных работ.
Булыжники и валуны могут быть разных размеров и форм; большие камни раскалывают на более мелкие. Перед укладкой камни необходимо очистить от пыли и грязи.
Валунный камень — грубоокатанная осадочная порода (3-го класса) размером более 100 мм, встречающаяся в Северо-западной и среднеевропейской части страны, по лесным массивам и полям, куда она была занесена в ледниковый период. Крупные камни применяются для декорирования газонов, создания каменистых садов, в отсыпке берегов водоемов. Камни размером 10-30 см (булыжник) используются для создания дорожных покрытий, крепления откосов и устройства открытых лотков.
Галечники и гравий — окатанные обломки горных пород размером менее 100 мм; встречаются в естественном виде в долинах рек, по берегам озер и морей, в местах развития ледниковых отложений. При наличии более 50% песчаных частиц и не менее 20 % гравийных гравийный материал называют гравийно-песчаным. По крупности фракций гравий делится на: очень крупный (галька) 70-100 мм; крупный 40-70; средний 25-40; мелкий 15-25; очень мелкий 10-15 мм; гравийную мелочь 3-10 мм. Гравийный материал применяют для устройства дорожных оснований и покрытий, дренажей; приготовления асфальтного бетона.
Песок — мелкие окатанные обломки горных пород размером от 0,1 до 5 мм, чистые от глинистых и других примесей, разнообразные по размеру зерен. По гранулометрическому составу песок делят на очень крупный (размер зерен 2-1 мм); крупный (1-0,5); средний (0,5-0,25); мелкий (0,25-0,1); тонкий — (0,1-0,05 мм). Чистые крупно- и среднезернистые пески применяют для устройства дорожной одежды.
Щебень — угловатые остроугольные куски горных пород различных классов прочности, полученные в результате естественного разрушения горных пород или их дробления в камнедробилках. Форма щебня — куб или тетраэдр. По гранулометрическому составу щебень подразделяется на: крупный (размер щебенины 40-70 мм); средний (25-40);мелкий(15-25);клинецщебенки(10-15); каменная мелочь (5-10); высевки малые (3-5 мм).
По прочности щебень подразделяется на семь марок: М-1200; М-1000; М-800; М-600; М-400; М-300; М-200. Щебень первых четырех марок применяют в основаниях аллей и магистральных дорог, на объектах с интенсивным движением транспорта и пешеходов, на строительстве спортивных плоскостных сооружений; три последние марки применяют только для устройства оснований под твердое верхнее покрытие (плитка, асфальт, булыжники).
Искусственные каменные материалы
Кирпич. Керамический кирпич изготовляют из глины путем формования с последующим обжигом размерами 250× 120×65 мм. После обжига он имеет красный цвет, поэтому его часто называют красным. В строительстве применяют также силикатный, или белый кирпич. Его изготовляют из смеси кварцевого песка с воздушной известью. По своим показателям силикатный кирпич хуже, чем керамический, поэтому его не применяют в стенах подземной части здания и в некоторых других ответственных конструкциях. Для уменьшения плотности керамического кирпича при его изготовлении примешиваются выгорающие добавки. Такой кирпич называется пористым или пустотелым. Прочность пустотелого кирпича ниже полнотелого, а теплозащитные качества лучше. Для облегчения массы стен и снижения теплопроводности выпускаются дырчатые кирпичи и камни с различными по форме и количеству отверстиями. Для фасадного ряда наружных стен применяют лицевой кирпич. Он может иметь гладкую, рельефную или офактуренную поверхность.
Все виды кирпича и искусственных камней в зависимости от механической прочности делятся на марки. Цифры марок соответствуют пределу прочности кирпича при сжатии. Керамический кирпич обыкновенный пластического прессования изготовляют марок 75, 100, 125, 150, 200, 250 и 300. Силикатный кирпич имеет марки 75…250. По морозостойкости для кирпичей и камней установлены марки Мрз 15… Мрз 50. Необходимая для конструкции морозостойкость кирпича принимается в зависимости от влажности помещения, условий эксплуатации стены и долговечности здания.
Керамические материалы. Для облицовки фасадов, внутренних стен и полов зданий торговли и общественного питания широко применяют керамические плиты и камни. Керамические материалы получают из глиняных масс путем формования и последующего обжига. Изделия фасадной керамики отличаются небольшой массой, высокой прочностью и красивой окраской. К таким материалам относятся лицевой кирпич и камни, ковровая керамика, фасадные керамические плиты. Ковровая керамика представляет собой мелкоразмерные тонкостенные плитки различного цвета, наклеенные на бумажную основу. Ее используют на заводе для облицовки панелей наружных стен. В зависимости от способа крепления к стенам керамические фасадные плиты подразделяют на закладные, устанавливаемые одновременно с кладкой, и прислонные, которые укладываются на растворе после возведения и осадки стен. По месту расположения плитки делят на плоские — для облицовки гладкой поверхности, угловые — для облицовки наружных углов, проемов и перемычечные — для облицовки перемычек над окнами и дверьми. Керамические фасадные плиты изготовляются по прочности марок 75, 100 и 150 и с морозостойкостью не ниже Мрз 25.
Для облицовки внутренних поверхностей стен помещений, требующих повышенной чистоты (кухонь, заготовочных, санузлов и др.), применяют керамические, глиняные и фаянсовые плитки, квадратные, прямоугольные и фасонные, покрытые белой и цветной глазурью. Плитки, рассортированные по типам, цветам и сортам, хранят в закрытом помещении.
Для покрытия полов помещений с интенсивным движением — торговых залов, вестибюлей, лестничных площадок, а также полов влажных помещений — моечных, душевых применяют керамические метлахские плитки. Они обладают малым водопоглощением, высокой механической прочностью на удар и истирание. По виду лицевой поверхности плитки бывают гладкие и шероховатые, по цвету — одноцветные и многоцветные. Плитки производят квадратной, прямоугольной, треугольной, четырех, пяти, шести- и восьмиугольной формы с толщиной 10… 13 мм.
Строительные растворы. Они состоят из вяжущего вещества, воды и мелкого заполнителя. Строительные растворы крепко сцепляются с поверхностью камней, создавая прочную кладку. Растворы для кладки стен разделяют по плотности на два типа: тяжелые —1700…2200 кг/м3 и легкие — до 1700 кг/м3. Заполнителями для тяжелых растворов служат песок, для легких — шлаки, пемза, керамзит. Легкие растворы обладают меньшей прочностью, чем тяжелые, но лучшими теплозащитными качествами. Тяжелые растворы приготовляют из цемента, извести и песка (смешанный раствор) или из цемента и песка (цементный раствор); легкие — из цемента, извести и шлакового песка или из извести и шлакового песка.
По прочности растворы имеют марки 10…200. Строительный раствор, применяемый для кладки стен, должен легко укладываться тонким равномерным по плотности слоем, прочно сцепляться с поверхностью кирпича. Удобоукладываемость раствора характеризуется его подвижностью, определяемой глубиной погружения в раствор металлического конуса. Часто цементные растворы получаются жесткими и неудобными в работе, поэтому к ним добавляют пластификаторы в виде известкового теста или тонкоразмолотой каменной муки. Строительные растворы применяют также и в отделочных работах для нанесения слоя штукатурки. В штукатурных растворах чаще всего в качестве связующего применяют воздушную известь и строительный гипс (алебастр). Для оштукатуривания помещений с влажным режимом используют известь с цементом и гидравлическими добавками, в обычных условиях применяют известковые, известково-гипсовые и цементно-известковые растворы.
Виды каменных материалов и применение их в строительстве
Природные каменные материалы в строительстве используются обычно после механической обработки (расколки и обтески, распиловки, шлифовки и полировки, дробления и рассева). Все каменные материалы, используемые в строительстве, можно разделить на две основные группы: материалы, применяемые в своем первоначальном виде, и материалы, пригодные для строительных целей лишь после соответствующей обработки.
В некоторых случаях один и тот же материал может применяться в первоначальном виде или после прохождения обработки. Так, песок применяется или непосредственно из карьера, или после предварительной промывки, гравий — в первоначальном виде или после сортировки и промывки.
Бутовый камень — крупные куски неправильной формы размером 150X500 мм, получаемые разработкой известняков, доломитов (реже гранитов и других изверженных пород). Широко применяется для бутовой и бутобетонной кладки фундаментов, подземных стен, стен неотапливаемых зданий и т. д. Мелкие куски бутового камня обычно перерабатывают на щебень.
Валунный камень — крупные обломки (более 300 мм) горных пород ледникового происхождения, характеризующиеся окатанной (без острых углов), часто сильно выветривающейся поверхностью. Используется для получения булыжного камня и щебня.
Булыжный камень — небольшие валуны (до 300 мм) или расколотые валуны больших размеров. Применяется для покрытия мостовых, откосов. Крупный булыжный камень можно применять как бут, мелкий — перерабатывается на щебень.
Гравий — рыхлое скопление обломков горных пород, различно окатанных. Величина отдельных зерен 5—70 мм. В зависимости от размеров гравий подразделяют на фракции 5—10, 10—20, 20—40 и 40—70 мм. Гравий применяется в строительстве в качестве крупного заполнителя в цементных и асфальтовых бетонах, а также для устройства дорожных покрытий.
Песок — рыхлая горная порода, состоящая из зерен минера-лов и пород размером 0,15—5 мм. Песок как строительный материал применяется для отсыпки оснований под дорожное полотно и Другие сооружения, в качестве мелкого наполнителя в бетонах и растворах. От качества песка зависит прочность многих строительных материалов, изготавливаемых на основе цемента. Поэтому в необходимых случаях песок промывают для удаления пылевидных и глинистых частиц и сортируют как по величине зерен, так и по минералогическому составу.
Кроме перечисленных материалов широко применяются в строительстве материалы, полученные в результате переработки природных каменных материалов.
Щебень представляет собой смесь угловатых обломков камня различной конфигурации размером от 5 до 150 мм. Изготавливается из горных пород различного качества, что определяет его марку. Качество щебня устанавливается по пределу прочности при сжатии исходной горной породы. По пределу прочности он подразделяется на марки от 200 до 1200. Получают щебень дроблением камня в камнедробилках.
В строительстве щебень широко применяется для приготовления асфальто- и цементобетонных смесей.
Брусчатка — колотые и тесаные бруски камня, по форме приближающиеся к параллепипеду с наружной стороной в форме прямоугольника. По высоте брусчатка делится на низкую— 10 см, среднюю—11 —13 см и высокую—14—16 см. Ширина всех сортов 12—15 см, длина 15—25 см. Верхняя и нижняя плоскости у брусчатки параллельны, а боковые грани сужаются книзу.
По виду обработки естественные каменные материалы делятся на следующие группы.
Грубообработанные:
а) бутовый камень — грубоколотые (при взрывных работах) куски твердой каменной породы размером от 15 до 60 см в поперечнике, весом до 40—50 кг;
б) щебень (искусственный) — куски камня от 0,5 до 15 см в поперечнике, полученный путем дробления бутового камня до необходимой крупности;
в) песок и гравий, добываемые из естественных залежей, без специальной обработки, но иногда просеянные или промытые.
Камни правильной формы — плиты и профилированные изделия с различно обработанной поверхностью (грубооко-лотые, тесаные, пиленые, шлифованные, полированные).
Кровельные плитки — это плитки, получаемые раскалыванием глинистого сланца и обрезкой кромок без дополнительной обработки. Сланцевые плитки делают прямоугольной или ромбовидной формы разной величины: от 25×150 до 600×350 мм и толщиной 4—8 мм. Недостаток этих плиток — большой вес и хрупкость.
Выбор стройматериалов - Каменные материалы
Остались вопросы по теме - "Каменные материалы", задайте их на