Categories: General
      Date: Apr 11, 2014
     Title: Загальні відомості про природний камінь, його властивості та застосування в будівництві

Торні породи в залежності від умов утворення поділяються на три групи: первинні (вивержені), вторинні (осадові) та видозмінені (перетворені).

 



Торні породи в залежності від умов утворення поділяються на три групи: первинні (вивержені), вторинні (осадові) та видозмінені (перетворені).

В результаті механічного впливах на них та обробки отримують кам'яні матеріали і вироби з них.

Вивержені гірські породи утворилися з магми, а осадові гірські породи утворилися в результаті фізичного, хімічного і органічного руйнування, вивітрювання вивержених порід, а також із продуктів життєдіяльності рослинних і тваринних організмів, що населяли величезні водні басейни. Перетворені або метаморфічні гірські породи утворюються в результаті впливу високої температури, тиску і хімічних процесів на вивержені і осадові гірські породи. Вони мають гарний колір, малюнок, сприймають обробку, яка надає їм декоративний вигляд, і за своїми фізико-механічними властивостями придатні для використання при облицюванні будівель і споруд.

В залежності від геологічного походження і мінералогічного складу гірських порід, фізико-механічних показників, способу виготовлення, обробки, призначення та декоративних особливостей матеріали та вироби з природного каменю застосовують у різних сферах будівництва. Так, для облицювання будівель і споруд найбільш часто використовують граніти, діорити, сієнітів, габро, порфіри, ладоріти, вулканічні туфи. Ці породи відносяться до виверження. Крім того, використовують осадові породи – доломіт, вапняки, гіпсові каменю, травертини, пісковики, і метаморфічні – мармури, мраморізірованние вапняки, гнейси, кварцити.

У природному камені, який використовують для обробки будівель, важливі такі показники, як межа міцності, об'ємна маса, морозостійкість, водопоглинання, пористість, размягчаемость, стираність, твердість, розчинність, кислото – і лугостійкість, опір удару.

Для гірських порід встановлені наступні марки:

по межах міцності при стисканні (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; 100;

по морозостійкості (Мрз) – 10,15, 25, 35,50,100,150, 200, 300, 400, 500, (Кмрз повинен бути не менше 0, 75);

по водостійкості (Кразм) – 0,60, 0,70; 0,90, 1,00;

по об'ємній масі (кг/м3) – важкі (більше 1800) і легкі (1800 і менше).

Основними показниками декоративності каменя є фактура лицьової поверхні каменя, малюнок, колір, структура гірської породи. Камінь, який використовується в якості матеріалу для обробки будівель і споруд, називається облицювальною. Він призначений забезпечити не тільки довговічність будівель і споруд, але і їх архітектурну виразність, тому повинен володіти не тільки високими характеристиками міцності і тривалим терміном служби, а й своїми декоративними якостями, такими, як, наприклад, малюнок і забарвлення. Облицювальний камінь класифікують за чотирма основними ознаками: походженням, оброблюваності, терміну служби в зовнішнім облицюванні будівлі або споруди та декоративності.

Твердість мінералів, з яких складається камінь, покладена в основу технологічної класифікації. Технологічна класифікація дозволяє обгрунтовано визначати способи і трудомісткість обробки різних порід облицювального каменю. На трудомісткість обробки каменю, крім твердості, впливає однорідність каменю та його структура. Чим менше опір каменю стирання, тим легше його обробляти. Корозійна стійкість виробів з природного каменю оцінюється якісно по зміні фізико-механічних властивостей, таких, як міцність, проникність і т.д. Отже, до каменів, які використовуються при облицюванні будівель і споруд, пред'являють вимоги по довговічності, ступеня декоративності, мінералогічним складом, структурою і текстурою.

Під довговічністю облицювального каменю мається на увазі його здатність зберігати початкові якості в процесі експлуатації будівлі або споруди. Природні камені по довговічності діляться на чотири групи: високодолговечние, довговічні, щодо довговічні і недовговічні.

За ступенем декоративності облицювальний камінь підрозділяють на високодекоративний, декоративний, малодекоратівний і недекоратівние.

Термін «структура каменю» має на увазі будова каменю, обумовлене формою, величиною і кількісним співвідношенням складають породу мінералів. До структурних ознак належать: ступінь кристалізації, форма і розміри зерен мінералів, рівномірно-зернистість. Структури поділяються на Повнокристалічна, скритокрісталліческіе і скловати. В залежності від величини зерен розрізняють структури грубозернисті, середньозернисті і дрібнозернисті.

Так, граніти, кварцити, діорити, сієнітів, габро, лабрадорити, базальти та інші, відносяться до твердих каменів. Структура у них може бути грубозерниста, середньозернистий і дрібнозерниста з розміром зерен більше 10 мм, від 10 до 2 мм і менше 2 мм.

Мармури, мармуризовані вапняки, щільні пісковики, доломіти, щільні туфи і т.п. відносяться до каменів середньої твердості і м'яким. Структура у них може бути крупнозернистою, середньозернистої і дрібнозернистою з розміром зерен більше 1 мм, від 1 мм до 0,25 і менше 0,25 мм.

На властивості каменю структура впливає досить істотно. Камінь з дрібнозернистою структурою міцніше і довговічніше каменю з крупнозернистою структурою. Нерівномірно-зерниста структура менш стійка до атмосферних впливів, тому що у різних за величиною зерен мінералів відповідно різні коефіцієнти лінійного розширення, а при зміні температур це призводить до утворення в камені тріщин. Лід, застиглий в тріщинах, сприяє їх розширенню і руйнування каменю. Термін «текстура каменю» передбачає просторове розташування складових частин гірської породи в її обсягах. До текстурованим ознаками відносять рівномірність розташування зерен мінералів і наявність пустот. Розрізняють масивні текстури з рівномірним щільним розташуванням зерен: полосчатиє – з чергуванням в камені ділянок різного мінерального складу або різної структури і шлакові – з видимими порожнечами. Довговічність каменя і якість виготовлених з нього облицювальних матеріалів залежить від фізичних і механічних властивостей гірських порід.

Фізичні властивості каменю визначають можливість його застосування для облицювання будівель, споруд та інших поверхонь. До них відносяться об'ємна маса, пористість, тріщинуватість, морозостійкість і водопоглинення. Пористість – ступінь заповнення обсягу каменю порами. Вона визначається як процентне співвідношення обсягу пір до всього обсягу каменю.

Тріщинуватість – показник наявності тріщин у камені.

Водопоглинання – здатність матеріалу вбирати і утримувати в порах воду. Визначається як процентне відношення маси зразка каменю, насиченого водою, до маси його в абсолютно сухому стані. Міцність – здатність каменю чинити опір руйнуванню під дією зовнішніх навантажень. За межа міцності матеріалу приймається напруга, відповідне навантаження, при якій відбувається руйнування матеріалу. Камінь добре пручається стиску й значно гірше розтягування.

Крихкість – властивість матеріалу під дією зовнішніх сил руйнуватися відразу, не виявляючи значних деформацій. Плити з мармуру, граніту та інших порід погано пручаються удару.

Межі міцності природних каменів, що використовуються для обробки поверхонь, такі: граніт 100-280 МПа при стисненні і 3 МПа при розтягуванні; щільний вапняк – 50-150 МПа при стисненні і 0 при розтягуванні; піщаник – 40-150 МПа при стисненні і 2 МПа при розтягуванні.

Твердість – здатність каменю чинити опір проникненню в нього більш твердих тіл. Твердість каменю, як правило, оцінюють за шкалою твердості Мооса. Для більш точних визначень використовують спеціальний прилад – склерометр.

Серед вивержених порід показники твердості природних каменів наступні: граніти – твердість за шкалою Мооса – 7; сиеніти – 6, діорити – 6, габро – 6, лабрадорити – 6, вулканічні туфи – 2,5-3.

Серед осадових порід у пісковиків твердість за шкалою Мооса – 4-5; у вапняків – 3; у доломітів – 4; у травертинів – 3; ангідриту – 1,5-2,5; гіпсових каменів – 1,5-2.

У мінералів метаморфічних "порід показники твердості за шкалою Мооса у мармуру – 3-4, а у кварцитів – 7.

Стираність – здатність каменя зменшуватися в масі та обсязі в результаті истирающих впливів. Вона характеризується втратою маси каменю (г), віднесеної до квадратного сантиметру стираються поверхні. Фізико-хімічні властивості характеризують вплив фізичного стану матеріалу на перебіг певних хімічних процесів (наприклад, ступінь дисперсності роздробленою гірської породи, що впливає на швидкість хімічної реакції).

Хімічні властивості говорять про здатність матеріалу до хімічних перетворень або стійкість його до впливу речовин, з якими він контактує, наприклад, стійкість до агресивних середовищ. Ці властивості використовуються при визначенні довговічності породи шляхом випробування в розчині сірчанокислого натрію.

Технологічні властивості у своїй сукупності характеризують здатність піддаватися обробці різними методами. До основних технологічних властивостях каменю відносять: оброблюваність, поопераційний вихід продукції, абразивність, анизотропность.

Оброблюваність – це властивість каменя піддаватися. Обробці, приймаючи задану форму і фактуру в результаті впливу на нього каменеобробного інструменту. Цей показник оцінюють відносним параметром (коефіцієнтом оброблюваності), що представляє собою відношення продуктивності верстата при обробці каменю, прийнятого за еталон, до продуктивності при обробці даного виду каменю.

Поопераційний вихід – здатність каменя забезпечувати збереження виробу або заготовки в процесі обробки, що оцінюється кількістю продукції, отриманої з одиниці вихідної сировини (квадратний метр з квадратного метра заготовок або квадратний метр з кубічного метра блоків). Ця властивість знаходиться в залежності від тріщинуватості. Так, з блоків монолітного каменю з незначною тріщинуватістю вихід готової продукції (плит товщиною 20 мм) становить 25-30 м2/м3, а з каменю з високою питомою щільністю тріщин (понад 2 м/м2) не перевищує 8-10 м2/м3.

Абразивність каменю характеризується зношуванням каменеобробного інструменту в процесі роботи. Ця властивість залежить від вмісту в камені абразивних мінералів (кварцу, корунду та ін.)

Анизотропность (від грецьких слів «анізос» – нерівний і «тропос» – властивість) – здатність каменя розколюватися в одних напрямках легше, ніж в інших. Анизотропность обумовлена ​​неоднаковістю фізичних властивостей гірської породи в різних напрямках, що в свою чергу викликано особливостями просторової орієнтації в ній мінералів. Найбільшою мірою це властивість характерна для гранітів. Анизотропность слід враховувати при ударної обробки каменю.

Будівельні властивості характеризують ступінь придатності матеріалу для умов експлуатації. У цьому сенсі такі розглянуті властивості, як міцність, водопоглинання, стиранність та ін, що безпосередньо впливають на ефективність експлуатації облицювальних матеріалів, можна також віднести і до групи будівельних властивостей. Крім того, до цієї групи відносять такі важливі експлуатаційні властивості, як довговічність, морозостійкість, вогнестійкість та ін

Морозостійкість каменю – його здатність зберігати основні фізико-механічні властивості в заданих межах при багаторазовому дії змінних температур у водонасиченому стані. Кількісно ця властивість характеризується числом циклів поперемінного заморожування і відтавання, яке може витримувати насичений водою зразок. При цьому допускається зниження міцності на стиск не більше ніж на 20% і втрата по масі не більше 5%.

Для каменю, який використовують в зовнішніх облицювання, встановлена ​​наступна мінімальна морозостійкість: гранітів і анлогічние вивержених порід 5Q циклів; мармурів, вапняків, доломітів, траверті-нов, пісковиків, туфів, вулканічних і пористих базальтів-25 циклів; вапняків-черепашників і туфів фельзитового – 15 циклів.

Морозостійкість каменя, як правило, обумовлена ​​такими його властивостями, як водопоглинання, пористість, тріщинуватість. У свою чергу, морозостійкість значною мірою зумовлює інше важливе будівельне властивість каменя – довговічність.

Довговічність каменю – визначається збереженням його первинних будівельних і естетичних властивостей в залежності від терміну експлуатації.

По довговічності камені підрозділяють на чотири групи: дуже довговічні (кварцити і дрібнозернисті граніти) з початком руйнування через 650 років; довговічні (грубозернисті граніти, габро, лабрадорити) – через 200 років; щодо довговічні (білі мармури, щільні вапняки, доломіт) – через 100 років; недовговічні (кольорові мармури, гіпсові камені, пористі вапняки) – через 25 років.

Естетичні властивості будівельних матеріалів – це комплекс архітектурно-художніх якостей, що характеризують рівень їх художньої виразності. Найбільш узагальнюючим естетичним властивістю облицювального каменю є його декоративність, що служить важливим критерієм при виборі та оцінки матеріалу. Рівень декоративності каменю може бути оцінений експертним способом за бальною шкалою. Визначальними факторами при цьому є колір, малюнок і фактура. В залежності від цього показника облицювальний камінь поділяється на чотири класи: високодекоративний, декоративний, малодекоратівний і недекоратівние.

Велику роль в дизайні грає фактура лицьової поверхні облицювальних плит. Вона може бути:

Полірована – з дзеркальним блиском, чітким відображенням предметів, без слідів обробки попередньої операції. Полірування особливо яскраво проявляє колір і малюнок каменя. Не рекомендується використання таких плит на підлогах у вологих приміщеннях і для зовнішніх сходів і майданчиків (без нанесення протиковзкою бучардовану смуги) – при попаданні на неї води полірована поверхня стає слизькою.

Гладка матова (лощена) – бархатисто-матова поверхня без слідів обробки попередньої операції і з повним виявленням малюнка каменя.

Шліфування – рівномірно шорстка, з одержуваними тільки при шліфуванні нерівностями рельєфу заввишки до 0,5 мм. Шліфування робить поверхню рівномірно шорсткою, малюнок каменя згладжений. На темних і візерункових каменях абсолютно невиграшно, так як практично повністю краде колір. Рекомендується для підлог, де необхідно зменшити ковзання, і для зовнішніх сходинок і майданчиків.

Пиляна – нерівномірно шорстка – з нерівностями рельєфу заввишки до 2 мм, грубіша, ніж шліфована поверхня, з виявленим кольором і малюнком каменя.

Термооброблена – шорстка поверхня із слідами лущення, виглядає злегка «оплавленій», що дозволяє більш яскраво, ніж при шліфуванні, проявити колір і фактуру каменю. Рекомендується для зовнішнього облицювання (щабля, площадки).

Точкова (бучардовану) – рівномірно шорстка з нерівностями рельєфу заввишки до 5 мм. Оброблений цим способом граніт особливо ефективний там, де небажано або неможливо використовувати поліровані каміння, а саме – при зовнішніх роботах (вимощення, майданчик перед під'їздом, зовнішні сходи й т.д.).

Лицьова поверхня плит з натурального каменю може бути також штучно зістареної (про це вже писалося вище). Рекомендується для «фактурних», пористих, м'яких мармурів. Постареним мармуром не тільки облицьовують поверхні, з нього роблять різні бордюри, розетки, мозаїчні ротонди і килими.

Випускаються також плити з піскоструминної обробкою, ва такій поверхні малопомітні подряпини. Застосування плит з піскоструминної обробкою для обробки підлоги у вологих зонах значно підвищує комфортність і безпеку покриття.

За способом обробки поверхня мармуру може бути: полірованої, шліфованої і зістареної; а граніту; полірованої, лощеної, шліфовані, пилені, бучардовану і підданої вогневої обробці.

Рішення про спосіб обробки каменю приймається, в першу чергу, в залежності від його кольору та зернистості.

Слід зазначити, що до недавнього часу обробку підлоги найчастіше виконували кам'яною плиткою з полірованою або шліфованою поверхнею. Останнім часом все більшого поширення набувають інші види обробки. Фактурірованние облицювальні елементи перешкоджають зісковзуванню взуття і можуть бути успішно, як уже говорилося вище, використані при обробці зовнішніх вхідних груп, пандусів, сходових ступенів і т.д. Облицювання підлоги плиткою із заданим рельєфом в зонах з найбільшою прохідністю дозволяє приховувати дефекти, що неминуче виникають в процесі тривалої експлуатації покриття. Такі елементи облицювання у поєднанні з полірованої плиткою дозволяють організовувати необхідні функціональні акценти.