Грубообработанные каменные материалы

Каменные природные материалы

Лекция № 16

Тема: Материалы из неорганических минеральных веществ.

К неорганическим минеральным веществам относят как химические элементы, так и различные соединения, главным образом оксиды и бескислородные соединения элементов, не обладающие металлическими свойствами.

Материалы из неорганические минеральных веществ отличаются химической стойкостью, негорючестью, твердостью, стойкостью к нагреву, стабильностью свойств, но имеют высокую хрупкость, низкую стойкость при теплосменах, растягивающих и изгибающих нагрузках.

Главный источник получения природных каменных материалов — горные породы.

Каменные природные материалы — строительные материалы (изделия), получаемые из горных пород путем механической обработки (дробление, распиливание, раскалывание и т.п.), посте которой почти полностью сохраняются структура и свойства исходной породы.

По способу изготовления каменные природные материалы можно разделить на следующие виды.

• Пиленые, получаемые из массива камнерезными или камнекольными машинами (блоки-полуфабрикаты, крупные камни).

• Пиленые из блоков-полуфабрикатов с последующей камнеобработкой (стеновые камни и блоки, облицовочные плиты и плиты для пола, цельные ступени и подоконные доски и т.п.).

Камнеобработка — процесс придания природному камню требуемой формы и внешней отделки. Включает распиловку блоков назагатовки, окантовку плит по размеру и фактурную обработку лицевой поверхности.

• Колотые, получаемые раскалыванием блоков с последующей обработкой (бортовые камни, плиты и камни тесаные, брусчатка и шашки для мощения и др.).

• Грубоколотые, получаемые направленным раскалыванием блоков без последующей обработки.

• Рваные (бутовый камень), получаемые взрыванием горной породы и отделением мелких фракций.

• Дробленые, получаемые дроблением горной породы с последующим разделением на фракции (щебень, песок искусственный).

• Молотые, получаемые помолом горной породы (молотый минеральный порошок, каменная мука).

По наличию обработки поверхности каменные природные материалы можно разделить на следующие основные виды.

• Природные строительные камни (каменные изделия) — пиленые стеновые материалы и облицовочные камни, архитектурно-строительные (профилированные) изделия (ступени, подоконники и др.), дорожные каменные материалы (бортовые камни, брусчатка), изделия для гидротехнических сооружений, облицовки опор мостов, технические изделия (доски мраморные электротехнические, плиты поверочные, валы гранитные для бумагоделательного оборудования и др.) и декоративно-художественные изделия.

• Грубообработанные каменные материалы — бутовый и валунный камни, щебень, гравий, песок.

Частое изменение температуры и влажности, вызывающее появление микротрещин; растворяющее действие воды и понижение прочности при водонасыщении; химическая коррозия, происходящая под действием газов (0₂, Н₂ и др.), содержащихся в атмосфере, и веществ, растворенных в грунтовой и морской воде; замерзание воды в порах и трещинах, вызывающее внутренние напряжения, — это основные причины разрушения природных каменных материалов.

Для защиты каменных материалов от разрушения применяют конструктивные и физико-химические способы.

Конструктивную защиту открытых частей сооружений (цоколей, карнизов, поясков, столбов, парапетов и др.) сводят к приданию им такой формы, которая облегчает отвод воды. Этому же способствует гладкая, полированная поверхность облицовки и профилированных деталей.

К физико-химическим способам защиты каменных материалов от разрушения относятся пропитка поверхностного слоя уплотняющими составами и нанесение на лицевую поверхность гидрофобных (водоотталкивающих) составов. Для гидрофобизации, т.е. покрытия и пропитки гидрофобными составами (например, кремнийорганическими жидкостями), применяют пленкообразующие полимерные материалы — прозрачные и окрашенные. Для пропитки пористых каменных материалов применяют мономеры с дополнительной термокаталитической или радиационной обработкой, обеспечивающей полимеризацию мономера в порах каменного материала.

Природные строительные камни (штучные изделия) — это строительный материал, получаемый из горных пород путем распиливания (раскалывания, разрезания и др.) с сохранением исходных структуры и свойств.

Обязательными потребительскими свойствами этих материалов являются плотность, прочность, теплопроводность, истираемость, износ, водо-, морозо- и огнестойкость.

Природные строительные камни называются легкими, если их плотность не превышает 1800 кг/м³, а если превышает — тяжелыми. Их теплопроводность зависит от их плотности (пористости), которая меняется в очень широких пределах, и влажности. Так, для вулканического туфа она равна 0,5...0,8 Вт/(м • °С).

Для оценки морозостойкости используется маркировка по числу циклов попеременного замораживания и оттаивания: F 10, F 15,..., F400, F 500. Величина этого показателя зависит от состава, строения и влажности природных строительных камней. Высокую морозостойкость имеют плотные камни с равномерно-зернистой структурой. Слоистая структура существенно снижает морозостойкость.

Огнестойкость зависит от минерального состава и структуры камня. Одни породы при повышенной температуре разлагаются (гипс при 100°С, известняк при 900°С), другие (гранит, кварцевые порфиры) растрескиваются уже при температуре 600°С вследствие различного теплового расширения составляющих их минералов и полиморфного превращения кварца.

Маркировку осуществляют по величине предела прочности на сжатие σ_сж (МПа) образцов в воздушно-сухом состоянии.

Природные строительные камни классифицируют по назначению и виду обработки поверхности...

По назначению природные строительные камни делятся на стеновые, облицовочные (плиточные), профилированные (ступени, подоконники и др.) и дорожные.

По виду обработки различают ударную, абразивную и термическую, каждая из которых обладает только ей присущей фактурой поверхности. Так, для ударной обработки характерны бугристая (скальная), рифленая, бороздчатая и точечная фактуры, для абразивной обработки — пиленая, шлифованная, лощеная и зеркальная, а для термической — глазурованная.

Стеновые камни получают из плотных и пористых разновидностей туфов и известняков. Общие требования, предъявляемые к ним:

химический состав; отсутствие трещиноватости и видимых прослоек глины и мергеля (монолитность); плотность — менее 2300 кг/м³ (900...220П кг/м³); предел прочности при сжатии, МПа: пористые известняки-ракушечники — 0,4...5, плотные известняки — 5... 15, туфы — 5...40, водопоглощение W_B — менее 30% по массе; водостойкость (коэффициент размягчения 0,6.,0,7); морозостойкость — не менее F 15 (при потере не более 25% от σ_сж); легкость вбивания и прочность удержания гвоздей; внешний вид (лицевая поверхность стеновых камней и крупных стеновых блоков должна отвечать требованиями декоративно­сти); др.

Облицовочные камни. Облицовочными камнями называют горные породы, имеющие красивую окраску и рисунок (декоративность), обладающие необходимой прочностью и погодостойкостью, а также монолитностью, обеспечивающей возможность получения круп­ных блоков.

Облицовочные плиты изготовляют из блоков природного камня путем их распиливания или раскалывания с последующей механической обработкой. Горные породы, применяемые для изготовления блоков, должны иметь предел прочности при сжатии не менее 5 МПа, морозостойкость не менее F 15, коэффициент размягчения 0,7...0,9.

Общие требования, предъявляемые к облицовочным камням:

• химический состав;

• прочность, МПа: изверженных — 60...90, метаморфических — 30...50, осадочных — 5...20;

• водопоглощение W_B > 25%;

• коэффициент размягчения — более 0,7;

• морозостойкость — более F 25;

• истираемость половых плит: для интенсивного движения людских потоков — менее 0,48 г/см², для слабого движения людских потоков — 2,2 г/см²;

• декоративность.

Морозостойкость, водопоглощение и коэффициент размягчения для изверженных пород не нормируются.

Облицовочные камни классифицируются по различным признакам: генетическому, по прочности, обрабатываемости, долговечности, степени декоративности и назначению.

По генетическому признаку камни подразделяют на изверженные, осадочные и метаморфические породы.

По прочности они подразделяются на три группы в зависимости от величины предела прочности на сжатие (в сухом состоянии): прочные (80 МПа и выше), средней прочности (40...80 МПа) и низкопрочные (до 40 МПа).

В зависимости от назначения различают каменные плиты, идущие на облицовку гидротехнических сооружений, наружную облицовку зданий, специальную облицовку для защиты от коррозии, цокольные плиты и плиты для полов и ступеней.

Для облицовки гидротехнических сооружений, набережных, устоев мостов, цокольной части монументальных сооружений применяют камни и плиты из гранита и других изверженных пород, которым свойственны высокая морозостойкость, прочность и твердость. Плит и для наружной облицовки зданий делаются из атмосферостойких осадочных пород (известняков, доломитов, песчаников, туфов), которые легче поддаются обработке и экономичнее гранитных пород. Для внутренней облицовки общественных здании (например, станций метрополитена) широко используют такие породы, как мрамор, ангидрит, гипс.

Дорожные каменные материалы. Такими материалами являются бортовые камни, брусчатка (брусчатый камень), колотый или булыжный камень и тротуарные плиты. Их получают из изверженных и осадочных горных пород. Горные породы не должны быть затронуты выветриванием.

Изверженные горные породы должны обладать следующими свойствами: пределом прочности при сжатии глубинных горных поред — не менее 100 МПа, излившихся — не менее 60 МПа, коэффициентом размягчения — не менее. 0,9, водопоглощением — не более 1,0%, морозостойкостью — не менее F25, сопротивлением удару — не менее 150 Па, плотностью — 2300 кг/м³ и более.

Осадочные горные породы должны иметь плотность 2¹00 кг/м³, коэффициент размягчения — не менее 0,75, водопоглощение — не более 4%, морозостойкость — не менее F 25 и сопротивление удару — 150 Па.

Дата добавления: 2014-01-04