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).
Облицовка камнем - Природные каменные материалы
Остались вопросы по теме - "Природные каменные материалы", задайте их на