Главная → Статьи

Общие сведения о каменных материалах

Природными каменными материалами называют материалы и изделия, получаемые механической обработкой (дроблением, раскалыванием, распиливанием и т. п.) горных пород.

Природный камень наряду с древесиной был первым строительным материалом, используемым человеком. Из глубины веков пришли к нам памятники архитектуры, возведенные из природного камня: одно из древнейших культовых сооружений Стоунхендж в Англии, пирамиды в Египте, храмы Древней Греции. Средневековые замки и храмы, построенные из природного камня, можно найти в каждой стране. И в наши дни практически все монументальные постройки выполняются с использованием природного камня.

Природный камень, применяемый непосредственно как строительный материал, привлекает своей декоративностью и долговечностью. Облицовка зданий и сооружений природным камнем, а также использование камня в интерьере зданий придает им не только архитектурную выразительность, но и респектабельность, престижность.

Высокая стойкость природных каменных материалов делает их незаменимыми для гидротехнических сооружений, дорожного и мостового строительства и во многих других случаях, когда необходимо обеспечить высокую долговечность сооружения.

Пористые камни, такие как известняк-ракушечник или вулканический туф очень эффективны как местный материал для возведения стен вместо кирпича и других искусственных стеновых материалов, поскольку энергозатраты на их добычу несравнимо меньше, чем на обжиг кирпича или изготовление бетонных панелей и блоков (с учетом производства цемента и арматуры).

Огромное количество природных каменных материалов используется в качестве сырья для получения большинства строительных материалов: керамики, стекла, минеральных вяжущих веществ. Миллионы кубометров песка, щебня и гравия расходуются на получение бетонов и растворов.

Природные каменные материалы занимают одно из основных мест в ряду строительных материалов. Общая доля затрат в строительстве на эти материалы, называемые «нерудными материалами», превышает 20%.

Знакомство с природными каменными материалами целесообразно начинать с изучения свойств основных горных пород и минералов.

Горной породой называют крупное скопление, сложенное из одного или нескольких минералов (соответственно моно- или полиминеральные породы) и характеризующееся достаточно постоянным составом, строением и свойствами. Процентное содержание минералов в горной породе определяет ее минеральный состав. Форма, размер и взаимное расположение минералов, наличие пор и т. п. обусловливают ее структуру. Минеральный состав и структура определяют свойства горной породы.

Среди горных пород выделяется специфическая группа пород — руды. Они содержат в своем составе металлы в таких соединениях и концентрациях, при которых возможно промышленное извлечение этих металлов. В данном учебнике они не рассматриваются.

—

Минералы и горные породы. Горной породой называется масса, состоящая из одного или нескольких минералов. Минерал — это продукт физико-химических процессов или жизнедеятельности как растений, так и животных организмов, имеющий более или менее однородный химический состав и физические свойства (блеск, цвет, твердость, спайность и др.). В промышленности строительных материалов наибольшее распространение получили минералы: кварц, алюмосиликаты, полевые шпаты, гидрослюды, железисто-магнезиальные силикаты, карбонаты и сульфаты. Эти минералы являются, породообразующими и входят в состав многих горных пород.

Кварц — самый распространенный минерал в земной коре. Наряду с высокой химической устойчивостью он обладает большой прочностью. Кварцевые пески используют в качестве мелкого заполнителя бетонов и растворов, Для повышения химической устойчивости изделий, для -получения стекла и силикатных материалов.

Алюмосиликаты. Важнейшим представителем этой группы минералов является глинозем — минерал белого цвета, очень распространенный в природе. Однако в чистом виде он встречается сравнительно редко в виде руды, называемой бокситом, из которой получают алюминий. Глинозем применяют как огнеупорную добавку, а также в качестве исходного сырья при получении глиноземистого цемента, фарфора и др. Полевые шпаты входят в состав большинства горных пород и встречаются в свободном состоянии в песках.

Гидрослюды, или водные алюмосиликаты, являются минералами небольшой химической активности. Они хорошо расщепляются на отдельные тонкие прозрачные пластинки. В природе наиболее распространены следующие разновидности слюд: мусковит — прозрачная, тугоплавкая и химически устойчивая калиевая слюда, биотит — темного цвета непостоянного состава железисто-магнезиальная слюда, мусковит и биотит применяют для изготовления Декоративных порошкообразных добавок; вермикулит — слюда золотисто-бурого цвета является сырьем для получения высококачественных теплоизоляционных материалов.

Железисто-магнезиальные силикаты имеют темную окраску высокую прочность и ударную вязкость, большую плотность. Наличие их в составе горных пород повышает физико-механические свойства последних. Наиболее распространенным минералом этой группы является хризотиласбест, или горный лен, имеющий волокнистое строение и применяющийся в асбоцементной промышленности.

Важнейшими из карбонатных минералов являются кальцит, магнезит и доломит, из сульфатных — гипс и ангидрит. Карбонаты и сульфаты используются в основном в качестве сырья для получения минеральных вяжущих.

В зависимости от условий образования горные породы делятся на три вида: первичные (или изверженные), вторичные (или осадочные) и видоизмененные (или метаморфические).

Материалы и изделия из природного камня. Рваный бутовый камень — это крупные куски массой 20—40 кг неправильной формы, получаемые при разработке известняков, доломитов и песчаников. Бутовый камень используют для кладки фундаментов, стен неотапливаемых зданий, подпорных стен, ледорезов, колодцев водопроводной сети и водостоков, отстойников, водонапорных башен, резервуаров, канализационных каналов, коллекторов. Его применяют для заполнения ряжей 1 и ящиков из металлических сеток при постройке водоприемников и других санитарно-технических сооружений, а также для переработки на щебень, используемый в качестве заполнителя в бетоне или в виде подготовки под фундаменты (фильтрующий и подстилающий слои). Штучные камни, плиты и плитки служат для отделки зданий, строительства дорог и мостов, облицовки набережных рек и различных гидротехнических сооружений. Некоторые горные породы отличаются малой объемной массой (например, известняк-ракушечник) и являются поэтому хорошим материалом для изготовления стеновых блоков.

Технико-экономические показатели. Из общего количества добываемого камня как технологического сырья 75% используется в качестве заполнителей бетона и 25% —Для получения минеральных вяжущих и флюсов. Капиталовложения в добычу и переработку природных каменных материалов составляют 10% общих капиталовложений в промышленность строительных материалов.

Стоимость заполнителей в общей стоимости бетона составляет примерно 30%. Эта довольно большая цифра объясняется недостаточным уровнем механизации карьерных работ и низким выходом полезного продукта из горной породы, а также значительной средней дальностью перевозки каменных материалов. Внедрение комплексной механизации карьерных работ, а также рациональное расположение железобетонных заводов и карьеров позволяют снизить транспортные расходы. Значительно снижается себестоимость горных пород при добыче способом гидромеханизации. По сравнению с обычным этот способ добычи нерудных материалов обеспечивает снижение капитальных затрат примерно на 20—25% и сокращает сроки строительства подсобных предприятий на 20—30%. Повышение себестоимости песка, гравия и щебня при этом объясняется более высоким качеством получаемых материалов, а также увеличением выпуска более дорогих, но наиболее эффективных материалов. Покрытие дефицита и получение экономии в производстве стеновых материалов возможны за счет эффективного развития производства легких камней. Общие запасы их составляют, например, в Молдавской ССР 0,55 млрд. м3, Украинской ССР 0,3 млрд. м3, Азербайджанской ССР 0,2 млрд. м3.

Весьма эффективны облицовочные материалы, изготовленные из горных пород. Они требуют в 5—6 раз меньше расходов на эксплуатацию, чем цветные растворы, бетоны и т. п.

Приемка и транспортирование изделий из камня.

Разновидности горных пород даже из одного месторождения по своим физико-механическим свойствам могут значительно отличаться. Поэтому в процессе приемки необходимо отбирать пробы камня для испытания. Согласно действующим техническим условиям определяют следующие свойства природных каменных материалов: объемную массу, плотность, пористость, водопоглощение, сопротивление при сжатии, коэффициент размягчения, морозостойкость. Требования к изделиям, изготовленным из камня, зависят от их вида и назначения в сооружении.

При перевозке облицовочные плиты устанавливают на ребро с прокладками, а полированные плиты укладывают лицом к лицу (с прокладкой бумагой) в тару общей массой не более 150 кг или перевозят в специальных контейнерах.

Ваш отзыв