3.7. Виды и свойства природных
КАМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ
Номенклатура природных каменных материалов, применяемых в современном строительстве, весьма разнообразна.
По назначению их можно разделить на пять групп: сырьевые нерудные материалы для производства искусственных строительных материалов (заполнителей для растворов и бетонов, минеральных вяжущих веществ, силикатных, керамических и других материалов); материалы для кладки фундаментов и стен зданий и сооружений; материалы для наружной и внутренней облицовки, покрытий полов, площадок, лестниц и ограждений зданий; материалы для дорожного строительства; материалы специального назначения (возведение мостов, подземных и гидросооружений, для жаро - и химически стойкой футеровки). По плотности каменные материалы подразделяют на тяжелые— более 1800, легкие— 1200...1800 и особо легкие— менее 1200 кг/м3. По пределу прочности их делят на прочные — более 10, средней прочности — 5...10 и малопрочные — менее 5 МПа.
По степени морозостойкости для каменных материалов установлены марки от F10 до F500. По виду обработки и форме природные каменные материалы классифицируют на грубообработанные и необработанные материалы неправильной формы (бутовый, булыжный камень, щебень, гравий и песок) и обработанные материалы заданной формы (блоки, плиты, плитки, фасонные профильные изделия).
Выбирают горные породы для каменных материалов и изделий на основании результатов испытания образцов, оценки внешнего вида, а также с учетом эксплуатационных условий.
Природные каменные материалы необработанные и грубообработанные. Бутовый камень — природный камень неправильной формы размером 150...500 мм, массой 20...40 кг, добываемый чаще всего взрывом из известняков, доломитов, песчаников, реже из гранитов. В зависимости от формы бутовый камень бывает рваный, постелистый (плитняк) и лещадный (рис. 3.4), получаемый из пород, имеющих слоистое или сланцевое строение.
Рис. 3.4. Бутовый камень:
а — рваный; б — постелистый; в — лещадный.
Предел прочности при сжатии камня не менее 10 МПа, марка морозостойкости не менее F15, коэффициент размягчения не ниже 0,75.
Бутовый камень широко применяют для кладки фундаментов, подземных стен и стен неотапливаемых зданий, подпорных стен. Отходы бутового камня дробят и используют как щебень для бетонов.
Щебень — угловатые обломки горных пород размером 5...150 мм, образовавшиеся при разрушении пород (природный щебень) или искусственно дробленные (дробленый щебень).
Щебень применяют в качестве крупного заполнителя для бетонов, при строительстве автомобильных и железных дорог.
В архитектурно-строительной практике широкое применение находят природные каменные материалы, прошедшие специальную обработку, имеющие определенную форму и размеры.
Стеновые камни и блоки имеют правильную геометрическую форму прямоугольного параллелепипеда. Их изготовляют из известняков, вулканического туфа и других горных пород. Лицевая поверхность стеновых камней и блоков должна быть обработана и отвечать декоративным требованиям.
Известняки и туфы, применяемые для изготовления стеновых камней и блоков должны иметь плотность 1000...2200 кг/м3, предел прочности при сжатии до 50 МПа, морозостойкость не ниже F25. Размеры камней для ручной кладки 390x190x188 и 490x240x188; для механизированной — 300x800x900 мм и более.
По способу изготовления их делят на колотые, тесаные и пиленые (рис. 3.5).
Чаще применяют пиленые камни, выпиливая их из массива при помощи камнерезных машин.
Рис. 3.5. Каменные стеновые блоки:
а — колотый; б — тесаный; в — пиленый.
Рис. 3.6. Облицовочные плиты:
а — тесаные; б - пиленые
Облицовочные каменные материалы. К ним относятся облицовочные плиты и камни, плитки, фасонные и профильные элементы облицовки для стен (наружных и внутренних), колонн, цоколей, элементы лестниц и площадок, парапетов и ограждений, для покрытия полов, для плинтусов, карнизов, подоконников и т.д. Облицовочные материалы изготовляют из блоков природного камня путем их распиливания или раскалывания и обработки лицевой стороны для получения определенной фактуры.
Наружная облицовка зданий выполняется из атмосферостойких пород — гранитов, сиенитов, диоритов, габбро, плотных известняков, песчаников, туфов. Для внутренней облицовки общественных зданий, станций метрополитена широко используют горные породы красивой окраски и легко обрабатывающиеся — мраморы, ангидриты, мраморовидные известняки и гипс.
Облицовочные камни и плиты бывают тесаные и пиленые (рис. 3.6), толщина тесаных плит для внутренней облицовки — 100, для наружной — 200 мм. Пиленые плиты меньшей толщины — 25 и 50 мм соответственно. Ширина наружных плит - 400...600, внутренних — 300мм.
Плиты, применяемые для облицовки стен и настилки полов, имеют прямоугольную форму и соответствующие размеры в зависимости от породы и фактуры лицевой поверхности камня (бугристая, бороздчатая, точечная, пиленая, шлифованная, полированная, зеркальная). Плиты для полов из гранита, песчаника и других прочных пород применяют в строительстве общественных зданий и сооружений с интенсивными людскими потоками (станции метрополитена, универмаги, вокзалы, вестибюли и др.), где наряду с высокими декоративными качествами должны обеспечиваться долговечность и износостойкость полов. В помещениях с интенсивным движением не следует применять дорогостоящие каменные плиты с зеркально-полированной поверхностью, так как очень быстро полировка нарушается в результате абразивного истирания. Плиты из гипсового камня для настилки полов помещений не допускаются.
При облицовке колонн квадратного или прямоугольного сечения можно использовать камни различной тональности, укладываемые во взаимно перпендикулярных направлениях. Ступени лестниц изготовляют из различных пород: песчаников, известняков, гранитов, диоритов. По виду фактурной обработки ступени лучше выполнять в точечной или грубо шлифованной фактуре.
К фасонным профильным элементам облицовки стен относятся цокольные плиты и камни для обрамления порталов, пояски карнизов, угловые и подоконные плиты, плинтусы. Их изготовляют из тех же горных пород, что и облицовочные плиты, и придают самую разнообразную фактуру лицевой поверхности.
Природный камень является прекрасным и долговечным материалом для монументального искусства: памятников, монументов, городской и парковой скульптуры. Основными горными породами, которые используют для скульптуры, являются граниты и мраморы.
Архитектурно-строительные изделия служат для наружной и внутренней облицовки, устройства лестниц, парапетов, площадок, ограждений. К этой группе изделий относятся плиты цокольные пиленые и колотые, накрывочные пиленые и колотые, подоконные пиленые, ступени цельные пиленые и колотые, проступи пиленые, парапеты прямоугольные и криволинейные, колонны, балясины, порталы, детали карниза, пояса и др.
Материалы для дорожного строительства изготовляют из каменных пород (изверженных или осадочных), обладающих высокой прочностью, морозостойкостью, низким водопоглощением, высоким сопротивлением истиранию, не затронутыми выветриванием.
Брусчатка (рис. 3.7) имеет форму бруска высотой 10...16, шириной 12...15 и длиной 15...25 см, слегка суживающегося книзу. Лицевая поверхность имеет форму прямоугольника. Брусок, имеющий форму, близкую к кубу, а лицевую поверхность — квадрат, называют шашкой. Брусчатку и шашку изготовляют из однородных мелко- и среднезернистых пород — базальта, диабаза и др. Применяют их при устройстве мостовых, трамвайного полотна, посадочных площадок трамвая.
Бортовые или бордюрные камни отделяют проезжую часть автомобильных дорог от тротуаров. Изготовляют их из гранитов, диоритов, базальтов. Выпускают камни трех видов: прямой, лекальный и для оформления съездов (рис. 3.8).
Рис. 3.7. Изделия для дорожного строительства (брусчатка и шашка)
Рис. 3.8. Бортовые камни:
а — прямой; б — лекальный; в — для съездов
По размерам бортовой камень бывает высоким до 40 и низким до 30 см при ширине верхней части 10, 15 и 20 см. Верхнюю часть камня, выступающую над дорожным покрытием, обтесывают чисто, а нижнюю — грубо. Длина камней 70...200 см. В настоящее время бортовые камни из каменных пород стали заменять бетонными бортовыми камнями как более дешевыми.
Природные каменные материалы специального назначения применяют для подземных и гидротехнических сооружений, для работы в условиях высоких температур и агрессивных средах. Такие материалы изготовляют из гранита, диорита, габбро, базальта, диабаза, кварцита и т.д., обладающих высокой прочностью, морозостойкостью, жаро - и химической стойкостью. Предел прочности на сжатие не менее 100 МПа, морозостойкость не менее F100.