Материалы на основе минерального сырья

Материалы и изделия из природного камня

Породы, добываемые из земных недр в виде каменных глыб, используются в строительстве в виде блоков, плит, исходного сырья для производства облицовочных материалов и других изделий.

Горная порода – скопление минералов в земной коре, обладающих приблизительно постоянным составом и свойствами. Она может быть мономинеральной, т.е. состоящей из одного минерала (гипс, доломит), или полиминеральной (гранит, базальт).

Минерал – природное химическое соединение, однородное по своему составу, строению и свойствам, образующееся в результате физико-химических процессов, происходящих в земной коре или на её поверхности.

По условиям образования горные породы делятся на 3 группы: магматические, осадочные и метаморфические.

Магматические, или изверженные, горные породы образовались из расплава магмы. В зависимости от условия охлаждения магмы различают глубинные и излившиеся породы.

Глубинные породы образовались на глубине земной коры при медленном остывании магмы и под большим давлением верхних слоев.

В результате породы имеют зернисто – кристаллическое строение. К ним относятся граниты, сиениты, габбро, лабрадориты, отличающиеся высокой прочностью на сжатие, морозостойкостью, большой теплопроводностью, низким водопоглощением. Они износостойки, хорошо полируются и декоративны.

Излившиеся породы образовались при быстром остывании магмы в приповерхностных слоях и на поверхности земной коры. Эти породы состоят из отдельных кристаллов, вкрапленных в скрытокристаллическую или аморфную массу. К ним относятся порфиры, диабазы, базальты, андезиты.

При очень быстром остывании насыщенной газами магмы, выбрасываемой вулканом, образовывались породы, имеющие пористое аморфное (стекловидное) строение. К ним относятся рыхлые (вулканические пеплы, пески) и сцементированные (вулканические туфы, трассы) породы.

Осадочные (вторичные) горные породы образовывались в процессе разрушения или выветривания магматических пород, химической или биологической переработки природного минерального сырья; они залегают слоями, пластами.

К этой группе пород относятся:

1. Механические отложения – рыхлые (песок, глина, щебень, гравий), образовавшийся в результате физической коррозии, и сцементированные (песчаник, брекчия, конгломерат), образовавшиеся при цементации природными цементами рыхлых отложений;

2. Органогенные отложения – продукты отмерших животных организмов (зоогенные: мел, известняк-ракушечник) и растений (фитогенные: трепел, опока, диатомит);

3. Химические осадки (природный гипс, доломит, магнезит, некоторые виды известняков).

Метаморфические (видоизмененные) породы образовались из магматических или осадочных горных пород под действием высоких tº, давления и других факторов. К ним относятся гнейсы (слоистые и перекристаллизованные граниты), кварциты (уплотненные и перекристаллизованные песчаники), мраморы (уплотненные и перекристаллизованные известняки и доломиты), глинистые сланцы (уплотненная, слоистая, не размокающая в воде глиносодержащая порода).

Природные каменные материалы классифицируют по следующим признакам:

- плотность в сухом состоянии – тяжелые (плотность более 1800 кг/м³) и легкие (плотностью менее 1800 кг/м³);

- пределу прочности при сжатии (МПа) – на марки 10-100 (тяжелые каменные материалы) и 1-20 (легкие);

- морозостойкости (Мрз) – на марки 10-300;

-водостойкости (коэффициенту размягчения) – на грунты 0,6; 0,75; 0,9 и 1.

Изделия из природного камня подразделяют на пиленые (выступы на обработанной поверхности до 2 мм), полулучистые тески (выступы до 10 мм), грубой тески (выступы до 20 мм), грубоколотые под скобу (имеют две примерно параллельные грани) и камень бутовый рваный.

Бутовый камень добывают из осадочных плотных пород и реже - из изверженных пород. Предел прочности – не ниже 10 МПа, коэффициент размягчения – не ниже 0,75, масса камня – до 40 кг. Бутовый камень применяется для кладки фундаментов малоэтажных зданий. Стеновые камни из горных пород для кладки стен, перегородок и других конструктивных элементов изготовляют из известняка, вулканического туфа и других горных пород плотностью 900-2200 кг/м³.

По стандартам размеры стеновых камней: 390х190х188, 490х240х188; 390х190х288. Выпускаются также трехчетвертки и половинки.

Стеновые блоки выпиливают из массивов известняка, туфа, доломита, песчаника и т.д., их применяют для кладки наружных и внутренних стен жилых зданий; размеры блоков до 3000х1000х500 мм, масса – до 1,5 т.

Плинтусы, ступени, подоконники и т.п. изготовляют из изверженных горных пород – гранитов, лабрадоритов, габбро, мрамора.

Природные каменные материалы очень широко используется в отделочных работах. Горные породы отличаются декоративностью, долговечностью.

Основными показателями декоративности камня является фактура лицевой поверхности, окраска, рисунок, структура горных пород.

Окраска камня обусловлена цветом слагающих его минералов. Рисунок создается сочетанием структуры и текстуры горной породы и цветовой тональностью минеральных компонентов.

По цветовым особенностям выделяются горные породы: хроматические (широкий диапазон цветов – граниты, цветные мраморы, кварциты красно-розового, коричневого, зеленого и т.д.) ахроматические: черные, белые, серые – габброиды, амфиболиты, шунгитовые сланцы, серые граниты; среди белых пород – мраморы, кварциты, гейсы.

Обработка камня осуществляется на камнеобрабатывающих предприятиях и включает следующие операции: распиливание блоков на плиты и бруски требуемой толщины, фрезеревание (обрезку) плит и брусков по заданным размерам, профилирование и фактурную отделку.

Различают 2-а основных типа фактур: абразивную и ударную. Из новых способов – ультразвук и терморезка (огневой способ). Наиболее декоративна полированная фактура. При этом выявляется рисунок камня, яркость и интенсивность окраски возрастает, а светлота камня уменьшается.

Высокодекоративна фактура «скала», придающая камню рельефность и живописность. Пиленая, шлифованная, рифленая и термообработанная фактуры снижают насыщенность цветового фона, но повышают светлоту камня.

Долговечность камня повышает полированная фактура, т.к. на такой поверхности не задерживаются агрессивные вещества.

Для оценки камня имеют значение и другие показатели, такие как истираемость, водопоглощение. Для горных пород, применяемых для лестниц, площадок, полов, истираемость должна быть не более 0,5-2,2 г/см².

Водопоглощение имеет значение для прочности и морозостойкости: от 0,2-30%.

Для оценки камня имеют значение плотность, объемная масса, пористость. Низкопористые - < 5%; среднепористые – 5-10%, высокопористые – 20-30%.

По твердости горные породы делятся на 3 категории: твердые, средней твердости и мягкие.

Текстурой горной породы называют относительное расположение и распределение в ней породообразующих минералов. Текстуры камня бывают массивные, линейно – параллельные, полосчатые, слоистые, пористые. Трещиноватость бывает открытая, закрытая, сомкнутая и скрытая.

Абразивность характеризуется изнашиваемостью камнеобрабатывающего инструмента в процессе трения. Она зависит от содержания в породе природных абразивных минералов (кварц, полевые шпаты, кремень, корунд и другие).

Под стойкостью строительного камня понимают его способность к длительной эксплуатации.

Область применения

В зависимости от областей применения декоративно-облицовочные камни подразделяются на 3 группы:

1-камни, не несущие значительных механических нагрузок (плиты, применяемые для внешней и внутренней облицовки зданий);

2-камни, предназначенные для больших механических нагрузок (плиты для полов, ступени и т.п.);

3-камни, идущие для сооружения монументальных памятников и крупных декоративных архитектурных деталей (колонны, и т.п.).

Плиты и камни выполняют прямоугольной формы, а для настилки полов – квадратной, без сквозных трещин, видимых на смежных гранях. Из-за высокой долговечности, их применяют в общественных зданиях с интенсивным людским потоком, кроме того, для полов применяют плиты, изготовляемые на железобетонной основе из отходов камня, а также на полимерной основе.

Для наружной и внутренней отделки зданий применяют тонкие плиты из природного камня (мрамора, известняка, туфа, травертина и т.д.).

Ширина таких плит: 50-400 мм, толщина – 6-20 мм. Отношение ширины к длине – от 11 до 15.

Также для облицовки стен используется каменная наборная мозаика (мрамор распиливают на тонкие пластинки толщиной 4-5 мм, пластинки приклеивают клеем к асбоцементным плитам, которые потом на растворе устанавливают на облицовываемою поверхность).

Живописную мозаику выполняют по заранее заданному рисунку. Камни распиливают на тонкие пластинки толщиной 4-5 мм, которым придают определенную форму. Подготовленные пластинки наклеивают на лист дюралюминия.

Ковровая мозаика дает возможность использовать отходы камня. В небольшую разборную форму с бортами укладывают куски плит лицевой стороной вниз, закрывают арматуру и заливают цементным раствором. После того, как раствор схватывается, форму разбирают, плитку шлифуют и полируют. На пол её укладывают на раствор.

Мраморок – мраморная крошка на основе полимера. Применяют в 4-х вариантах в зависимости от крупности зерен мрамора. Используют для внутренней облицовки и фасадов. Поставляют материал рулонами ширина 95 см и длина – до 10 м.

Гранулят – гранулы мрамора или кварца на основе полимера. Облицовка устойчива к плесени, низким tº, имеет повышенную прочность, эластичность, атмосферостойкость, водонепроницаемость.

Конгломерат – наполнителем служит природный камень, в качестве связующего – акрилаты.

Профильные элементы для облицовки стен – цокольные плиты и кордонные камни, обрамление порталов, пояски, карнизы, угловые плиты, подоконные плиты, плинтусы и другие. Их изготовляют механизированным способом из пиленых плит.

Для защиты от коррозии применяют ряд мер: выбирают устойчивою породу, придают изделию гладкую форму, пропитывают поверхностный слой составами, затрудняющими проникновение в него воды и газов, в результате на поверхности образуются труднорастворимые в воде вещества (пропитывают растворами магниевых, цинковых и другие солей кремнефтористоводородной кислоты, покрытие органическими веществами – битумом, дегтем и т.д.; пропитка растворимым стеклом и хлористым кальцием – образуются нерастворимые соединения, закрывающие поры; обработка синтетическими полимерами, кремнийорганическими).

Кроме того, горные породы применяют в промышленности строительных материалов для изготовления керамики (глины, каолины), стекла (кварцевый песок, известняк), теплоизоляционные материалы (базальт, диабаз, диатомит, трепел, опока, доломит, асбест), огнеупоров (доломит, кварцит).

Для производства неорганических вяжущих веществ применяют различные виды известняков, глину, мергель, мел, доломит, гипс, опоку, трепел, вулканические туфы, трассы. В качестве заполнителей для растворов и бетонов используют песок, гравий и щебень (из гранита, диабаза, базальта, известняка).

Дата добавления: 2014-01-05