4.5. Материалы и изделия из природного камня

Области применения природного камня очень широки. Здесь мы коснемся использования камня в непосредственном виде, т. е. подвер­гнутого только механической обработке. Горные породы, как сырье для получения других строительных материалов, рассматриваются в соответствующих разделах.

Технические требования к каменным материалам. Как и всякий строительный материал, природные каменные материалы должны удовлетворять ряду требований. Основными показателями качества природных каменных материалов являются предел прочности при сжатии (марка материала), средняя плотность, морозостойкость и коэффициент размягчения. Кроме того, в специальных случаях опре­деляют истираемость, износостойкость, сопротивление удару и другие показатели.

В соответствии с требованиями СНиПа природные каменные материалы и изделия классифицируют по следующим признакам:

• по средней плотности: тяжелые (р„ > 1800 кг/м³) и легкие (р_ш < <1800кг/м³);

« по прочности на сжатие (кгс/см²) на 'марки: 4; 7; 10; 15; 25; 35; 50; 75; 100; 125; 150; 200; 300; 400; 500; 600; 800 и 1000 (соответственно в МПа от 0,4 до 100); причем легкие каменные материалы имеют марки до 200, а тяжелые — от 100 и выше;

• по морозостойкости (количество циклов замораживания и отта­ивания) на марки: 10; 15; 25; 50; 100; 200; 300 и 500;

• по коэффициенту размягчения: 0,6; 0,75; 0,8; 0,9 и 1,0.

Свежедобытые пористые породы (известняки, доломиты, песчани­ки, туфы и т. п.) могут очень быстро разрушаться при замораживании вследствие того, что их поры заполнены «горной влагой» так, что коэффициент насыщения пор К_кас близок к 1. После просушки на воздухе эти породы становятся достаточно морозостойкими.

Коэффициент размягчения К_разк камня, применяемого для фунда­ментов, дорожных и гидротехнических конструкций, должен быть не ниже 0,8, а для наружных стен зданий — не ниже 0,6.

Виды материалов и изделии. В зависимости от степени обработки различают грубообработанные каменные материалы и штучные изде­лия и профилированные детали.

Кгрубообработанным материалам относят:

• песок — минеральные зерна размером от 5 до 0,16 мм, получаемые при просеивании мелких рыхлых пород или дроблением и рассевом отходов камнедбработки;

• гравий — окатанные (округлые) зерна размером от 5 до 150 мм, получаемые из рыхлых залежей рассевом;

• щебень — куски камня неправильной формы размером от 5 до 150 мм, получаемые, главным образомудроблением крупных кусков горных пород с последующим рассевом\(встречается и природный щебень — «дресва»);

• бутовый камень — крупные куски камня неправильной формы, получаемые взрывным методом (рваный бут), или плиты неправильной формы (постелистый бут или плитняк), получаемые выламыванием из слоистых пород.

Кизделиям из природного камня относят коло­тые и пиленые изделия для облицовки и кладки стен, устройства полов, дорожных покрытий, гидротехнических сооружений и др.

Стеновые камни получают выпиливанием из мягких горных пород («пильных» пористых известняков, опок и вулканических туфов), имеющих следующие физико-механические показатели:

Размер основных типов камней 390 х 190 х 188 мм; 390 х 190 х 288 мм и 490 х 240 х 188 мм. Каждый такой камень заменяет 8...16 кирпичей. Это очень эффективные в экономическом и экологическом аспекте местные стеновые материалы. Например, в Армении очень много построек как старинных, так и современных, выполнено из вулкани­ческого туфа; в Крыму для этих целей широко используют известняк-ракушечник.

Наружную облицовку зданий выполняют из плит и фасонных деталей из плотных и атмосферостойких пород, в основном из глубинных изверженных (граниты, сиениты, габбро и др.) или плотных известня­ков. Именно использование известняка для облицовки московских зданий дало Москве эпитет «белокаменная»; в Армении основной облицовочный материал — вулканический туф.

Внутреннюю облицовку зданий производят плитами из пород сред­ней твердости: мраморов, пористых известняков (травертина, ракушеч­ника) и др. Пористые породы, кроме декоративного эффекта, обес­печивают хорошую акустику помещений и поэтому рекомендуются для театров и кинотеатров.

Устройство покрытий пола производят полированными (реже шли­фованными) плитами из твердых пород (гранит, сиенит и др.). При­мером устройства полов из таких плит могут служить станции и переходы Московского метро. В помещениях с малой интенсивностью движения и высокими требованиями к декоративности возможно использование плит из мрамора. Толщина плит пола — не менее 20 мм. Лестницы, как и полы, облицовывают твердыми износостойкими породами.

Примером неправильного инженерного решения было устройство мраморных полов или сочетание гранитных и мраморных плит на некоторых станциях метро, приводящее к нарушению ровности пола.

В зависимости от способа получения облицовочные плиты делят на колотые и тесаные, получаемые обработкой ударными инструмен­тами, и пиленые, получаемые распиловкой каменных блоков.

Колотые и тесаные плиты применяют для наружной облицовки уникальных зданий и сооружений. Чаще используют облицовку пиле­ными плитами, толщина которых для наружной облицовки составляет 20...60 мм, а для внутренней — 5...20 мм (тонкие плиты получают

алмазной распиловкой; их сто­имость в несколько раз ниже, чем обычных плит, что значительно расширяет сферу использования каменной облицовки).

Поверхность облицовочных плит может иметь различную фак­туру (рис. 4.6), выбираемую в за­висимости от желаемого деко­ративного эффекта. Ударной обра­боткой можно получить следую­щие фактуры:

• фактуру «скалы» с крупными буграми и впадинами;

• рифленую и бороздчатую с правильным чередованием греб­ней и впадин глубиной от 0,5 до 2 мм;

• точечную — равномерно ше­роховатую с углублениями не бо­лее 2 мм.

Абразивной обработкой получают более гладкие фактуры:

• пиленую с глубиной бороздок не более 1 мм;

• шлифованную — равномерно шероховатую с глубиной рельефа < 0,5 мм;

• лощеную — гладкую бархатисто-матовую с выявленным рисунком и цветом камня, но не имеющую блеска;

• полированную — гладкую с зеркальным блеском, полностью выяв­ляющую цвет и структуру камня.

Дорожные каменные материалы изготовляют из плотных прочных и износостойких пород, так как условия работы дорожных материалов крайне суровы. К дорожным материалам относятся: бортовые камни, брусчатка и булыжный камень.

Бортовые камни, служащие для отделения проезжей части от тро­туаров, изготовляют главным образом из сиенита и гранита. Они представляют собой прямоугольные параллелепипеды длиной 1000...2000 мм, высотой 300...400 мм и шириной 100...200 мм.

Брусчатка — колотые или тесаные камни из изверженных или (потных осадочных пород, имеющие форму, близкую к кубу. Брусчатка -— очень долговечное и декоративное покрытие улиц и площадей; в i частности, брусчаткой вымощена Красная площадь в Москве.

Булыжный и колотый камень используют для устройства верхних покрыгий дорог IV и V категорий, оснований под дороги, укрепления откосов земляных "сооружений и для берегоукрепительных работ. В

и кремнекислота, закрывающие поры. Эта же цель достигается при последовательной пропитке поверхности камня спиртовым раствором калийного мыла и уксуснокислого алюминия. В этом случае на повер­хности камня образуется нерастворимая пленка соли жирной кислоты. Гидрофобизация, т. е. пропитка пористого каменного материала гиброфобными (водоотталкивающими) составами, препятствующими проникновению влаги в материал, также повышает их стойкость против выветривания. Хорошие результаты дает пропитка кремнийорганиче-скими жидкостями и другими полимерными материалами, а также растворами парафина, стеарина или металлических мыл (алюминие­вого, цинкового и др.) в легкоиспаряющихся органических раствори­телях (бензине, лаковом керосине и т. д.).

Контрольные вопросы

1. Расскажите об использовании природных каменных материалов в строительстве. 2. Как классифицируют горные породы? 3. Чем различаются между собой горная порода и минерал? 4. Что вы знаете о магматических породах? 5. Как образовались осадочные породы? Расскажите об осадочных породах механического происхождения. 6. Какая органогенная осадочная порода является одной из главных пород, применяемых в строительстве? Расскажите об ее составе и свойствах. 7. Чем отличается мрамор от известняка? 8. Как получают строительные изделия (например, стеновые камни) из мягких пород (туфа, ракушечника и т. п.)? 9. Расскажите о преимуществах алмазной распиловки камня. 10. Какие пути используются для получения изделий из отходов камнеобработки? 11. В чем заключается коррозия изделий из природного камня и как повышают стойкость горных пород? \