Главная → Статьи

Общие сведения о природном камне и его свойствах

В результате механического воздействия на горные породы и их обработки получают каменные материалы и изделия из природного камня. Все горные породы в зависимости от условий образования подразделяются на три группы: первичные (изверженные), вторичные (осадочные) и видоизмененные (преобразованные или метаморфические) .

Изверженные горные породы образовались непосредственно из магмы, а осадочные горные породы — в результате физического, химического и органического выветривания (разрушения) изверженных пород, а также из продуктов жизнедеятельности растительных и животных организмов, населявших большие водные бассейны. Метаморфические горные породы образуются в результате воздействия высокой температуры, давления и химических процессов на изверженные и осадочные горные породы, которые имеют красивый цвет или рисунок, воспринимают обработку, придающую им декоративный вид, и по своим физико-механическим свойствам пригодны для использования при облицовке зданий и сооружений.

Материалы и изделия из природного камня, применяемые в строительстве, подразделяются в зависимости от геологического происхождения и минералогического состава горных пород, физико-механических показателей, способа изготовления, обработки, декоративных особенностей и назначения.

Наиболее часто для облицовки зданий и сооружений используются породы: – изверженные: граниты, сиениты, диориты, габбро, ла-брадориты, порфиры, андезиты, вулканические туфы; – осадочные: известняки, доломиты, травертины, гипсовые камни, песчаники; – метаморфические: мраморы, мраморизованные известняки, кварциты, гнейсы.

Природный камень, используемый для отделки зданий, характеризуется такими показателями, как объемная масса, предел прочности, морозостойкость, водопо-глощение, пористость, размягчаемость, растворимость, твердость, кислото- и щелочестойкость, истираемость, сопротивление удару.

Для горных пород установлены марки по пределу прочности при сжатии (МПа) — 0,47; 1,0; 1,5; 2,5; 3,5; 5,0; 7,5; 10; 12,5; 15; 20; 30; 40; 50; 60; 80 и 100; по морозостойкости (Мрз) — 10, 15, 25, 35, 50, 100, 150, 200, 300, 400 и 500 (Кмрз должен быть не менее 0,75); по водостойкости (/Сразм) — 0,60, 0,70; 0,90 и 1,00; по объемной массе (кг/м3) — тяжелые (более 1800) и легкие (1800 и менее).

Горные породы, используемые для изготовления элементов облицовки, предназначены обеспечить не только долговечность зданий и сооружений, но и их архитектурную выразительность. Поэтому они должны обладать не только высокими прочностными характеристиками и длительным сроком службы, но и определенными декоративными качествами (расцветка и рисунок).

Основными показателями декоративности камня является фактура лицевой поверхности, цвет, рисунок, структура горной породы. Камень, используемый в качестве материала для отделки зданий и сооружений, называют облицовочным. Облицовочный камень классифицируют по четырем основным признакам: происхождению, обрабатываемости, сроку службы в наружной облицовке здания или сооружения, декоративности.

В основу технологической классификации положена твердость минералов, из которых состоит камень. Знание технологической классификации позволяет обоснованно определять способы и трудоемкость обработки различных пород облицовочного камня. Кроме твердости, на трудоемкость обработки камня существенно влияют его однородность и структура.

Обрабатывается камень тем легче, чем меньше его сопротивление истиранию. Коррозионная стойкость изделий из природного камня оценивается качественно по изменению физико-механических свойств (прочность, проницаемость и т. д.).

Ко всем камням, используемым при облицовке зданий и сооружений, предъявляются требования по долговечности, степени декоративности, минералогическому составу, структуре и текстуре.

Под долговечностью облицовочного камня подразумевается его способность сохранять первоначальные качества в процессе эксплуатации здания или сооружения.

По долговечности природные камни делятся на четыре группы: высокодолговечные, долговечные, относительно долговечные и недолговечные.

Соответственно по степени декоративности облицовочный камень подразделяют на высокодекоративный, декоративный, малодекоративный и недекоративный.

Под термином «структура камня» подразумевают отроение камня, обусловленное формой, величиной и количественным соотношением слагающих породу минералов. К структурным признакам относятся: степень кристаллизации, форма и размеры зерен минералов, равно-мернозернистость. Структуры подразделяются на полнокристаллические, скрытокристаллические и стекловатые. В зависимости от величины зерен различают также структуры крупнозернистые, среднезернистые и мелкозернистые.

Структура существенно влияет на свойства камня. Камень с мелкозернистой структурой прочнее и долговечнее крупнозернистого камня. Таким образом, неравномерно-зернистая структура менее стойка к атмосферным воздействиям, так как у различных по величине зерен минералов соответственно различные коэффициенты линейного расширения, а при смене температур это приводит к образованию трещин в камне. Лед, образовавшийся в трещинах, способствует их расширению и разрушению камня.

Под термином «текстура камня» подразумевают пространственное расположение составных частей горной породы в ее объемах. К текстурным признакам относят равномерность расположения зерен минералов и наличие пустот. Различают массивные текстуры с равномерным плотным расположением зерен: полосчатые — с чередованием в камне участков различного минерального состава или различной структуры и шлаковые — с видимыми пустотами. Долговечность камня и качество изготовленных из него облицовочных материалов зависят от физических и механических свойств горных пород.

К физическим свойствам камня, определяющим возможность его применения для облицовки зданий и сооружений, относятся объемная масса, пористость, трещи-новатость, водопоглощение и морозостойкость.

Пористость — степень заполнения объема камня порами, определяется как процентное отношение объема пор ко всему объему камня.

Трещиноватость — показатель наличия трещин в камне.

Водопоглощение — способность материала впитывать и удерживать в порах воду, определяется как процентное отношение массы образца камня, насыщенного водой, к массе его в абсолютно сухом состоянии.

Морозостойкость — способность камня в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без видимых признаков разрушения (трещины, расслаивание, выкрашивание) и значительного снижения механической прочности и массы.

Основными механическими свойствами камня являются прочность, хрупкость, твердость и истираемость.

Прочность — способность камня сопротивляться раз—рушению под действием внешних нагрузок. За предел прочности материала принимается напряжение, соответствующее нагрузке, при которой происходит разрушение материала. Камень хорошо сопротивляется сжатию и значительно хуже растяжению (табл. 3).

Хрупкость — свойство материала под действием внешних сил разрушаться сразу, не обнаруживая значительных деформаций. Плиты из гранита, мрамора и других пород плохо сопротивляются удару.

Твердость — способность камня оказывать сопротивление проникновению в него более твердых тел. Твердость камня ориентировочно оценивают по шкале твердости Мооса, в случае же необходимости точного определения используют специальный прибор — склерометр.

Истираемость — способность камня уменьшаться в массе и объеме в результате истирающих воздействий. Она характеризуется потерей массы камня (г), отнесенной к квадратному сантиметру истираемой поверхности.

Кроме того, весьма важной характеристикой природного камня является его обрабатываемость, под которой понимается его способность поддаваться воздействию инструментов для придания камню заданной формы и фактуры. Она измеряется количеством затрат труда на единицу продукции.

Физико-механические свойства (механическая прочность, истираемость, морозо-, цвето- и атмосферостой-кость, трудность обработки) обусловили различия в области применения природных камней для отделки зданий и сооружений.

Ваш отзыв