2. Основы производства

Сырье. Для производства материалов из природного камня используют гор­ные породы, состоящие из одного природного минерала (вещества, примерно однородного по химическому составу и свойствам) — мономинеральные или, как правило, включающие в свой состав несколько минералов — полиминеральные.

Схематическая классификация горных пород в зависимости от условий их об­разования (генетическая) представлена на рис. 54. Ниже приведена краткая харак­теристика некоторых горных пород, используемых для производства материалов.

Изверженные породы весьма разнообразны по физико-механическим показа­телям. Если магма застывала на глубине, а ее составные части успевали закрис­таллизоваться, то при этом образовывались так называемые глубинные (интру­зивные) породы, для которых характерна полнокристаллическая структура. Если в результате вулканической деятельности магма вырывалась на поверхность, в зону значительно более низких температур, ее компоненты не имели времени для кристаллизации и, застывая, образовывали породы со скрыто- и мелкокрис­таллическими структурами (эффузивные).

Многие природные камни рассматриваемой группы отличаются высокими плотностью, теплопроводностью, прочностью и используются исключительно в качестве конструкционно-отделочных и отделочных материалов.

Среди интрузивных пород более всего распространены граниты, среди эффу­зивных — базальты. Большинство изверженных пород отличается высокой стой­костью по отношению к атмосферному воздействию, и поэтому их часто исполь­зуют для наружной отделки зданий и в качестве материалов для памятников и скульптур, устанавливаемых на открытом воздухе.

Вместе с тем достаточно широко распространены и обломочные (рыхлые и цементированные) изверженные породы, отличающиеся сравнительно высокой пористостью — пемза, вулканический туф.

Осадочные породы сформировались в результате преобразования продуктов разрушения изверженных пород, морских и континентальных осадков в виде отдельных пластов и слоев на земной поверхности и вблизи нее при относитель­но низких температурах и давлении. Механические отложения образовались в результате осаждения или накопления рыхлых продуктов распада ранее сущест­вовавших пород, часть которых в дальнейшем подверглась цементированию, об­разуя конгломераты, брекчии и песчаники. Химические осадки образовались в результате осаждения из водных растворов минеральных веществ с последую­щим их уплотнением и цементацией. Органогенные образования — результат непосредственного осаждения, уплотнения и цементации остатков водорослей, организмов и продуктов их жизнедеятельности.

Н аиболее распространенный вид осадочных пород механического образова­ния — песчаник, чаще всего представляющий собой зерна кварца, сцементиро­ванные в природе кремнистым или известковистым цементом. Песчаники широ­ко используют в строительстве, так как они хорошо обрабатываются и имеют высокую долговечность.

СИЕНИТ ДИАБАЗ ЧЕСКИЙ ЧЕСКИЙ ПЕСОК БРЕКЧИЯ ДОЛОМИТ ДИАТОМИТ КВАРЦИТ

ГАББРО ПОРФИР ПЕПЕЛ ТУ* ГРАВИЙ КОНГЛО* АНГИДРИТ МЕЛ СЛАНЕЦ

Рис. 54. Генетическая классификация и примеры горных пород

Среди осадочных пород химического образования наиболее распространен гипсовый камень. Его основное применение — отделка внутренних помещений. Для наружной отделки он не пригоден, так как недостаточно стоек.

В качестве отделочного материала используется травертин — карбонатная порода, образующаяся в результате выпадения осадков из горячих вод. Травер­тин имеет характерную ноздреватую макроструктуру, придающую изделиям из него своеобразную фактуру, и применяется для внутренней и наружной отделок.

Доломит — разновидность осадочных пород, которую называют известковым доломитом при содержании его в карбонатной породе от 50 до 90 %, а при со­держании менее 50 % — доломитовым известняком. Доломит имеет своеобраз­ные декоративные разновидности, используемые как для наружной, так и для внутренней отделок.

Породы органического образования широко распространены в природе и имеют большое значение для строительства. Основная органическая порода — известняк, используемый в качестве стенового (пористые, известняки-ракушеч­ники) и облицовочного (плотные) материала. Известняк — продукт жизнедея­тельности животных и растительных организмов, состоящий, в основном, из минерала кальцита. Известняки-ракушечники состоят из раковин моллюсков; шламовые известняки образованы из раздробленных органических осадков, ри­фовые сложены преимущественно из остатков водорослей и кораллов.

Известняки могут быть и химического происхождения — в результате осаж­дения кальцита из растворов. Представителями таких известняков являются из­вестковые туфы, имеющие значительно меньшее распространение.

Видоизмененные (метаморфические) породы образуются в толще земной коры в результате более или менее глубокого преобразования изверженных или оса­дочных горных пород при действии высоких температур и давления, а также возможном химическом воздействии. Метаморфические породы отличаются от исходных структурой и свойствами. По структуре их разделяют на массивные, или зернистые (мрамор, кварцит), и сланцеватые (гнейсы, сланцы).

Мрамор — наиболее распространенная метаморфическая порода, широко ис­пользуемая в строительстве. Это название объединяет плотные карбонатные по­роды, часто весьма заметно отличающиеся по свойствам. Сравнительно реже встречаются месторождения мрамора (оникс и др.), обладающие оригинальной способностью насыщаться светом от его интенсивного источника.

Основная область применения мрамора — внутренняя отделка. При этом учитывают, что многие разновидности мрамора имеют сравнительно высокую истираемость, что ограничивает их применение для покрытия пола.

Основы технологии. Блоки камня, полученные в карьере, поступают на кам­необрабатывающие предприятия для переработки. Процесс, в результате которо­го камню придают требуемые форму, размер и фактуру лицевой поверхности, включает ряд операций, выполняемых в строгой последовательности с помощью разнообразных камнеобрабатывающих станков. На современных предприятиях камень обрабатывают механизированным способом. В зависимости от характера используемого инструмента различают три основных вида обработки: резание, шлифование и скалывание. Каждый из этих видов, в свою очередь, делится на две стадии: придание камню формы и размеров выпускаемого изделия и его фак­турную обработку Для этого лицевой поверхности изделия придают заданную степень рельефа.

Обработка резанием — наиболее современный процесс обработки камня: этот способ высокопроизводителен, дает меньше отходов и в наибольшей степени допускает автоматизацию производства. В зависимости от твердости камня ис­пользуют стальные и твердосплавные резцы (для камня мягкой и средней твер­дости) или алмазный и карборундовый инструменты (для пород средней твер­дости и твердых) специальной конструкции.

Обработка скалыванием — также широко используемый способ, однако в большинстве случаев он сопряжен с постоянным участием оператора, и поэтому более трудоемок. Ударная обработка камня механизирована и автоматизирована не полностью.

Придание камню требуемой формы независимо от принятого способа обра­ботки выполняют в две стадии: сначала изделию придают форму, грубо прибли­жающуюся к заданной, и лишь затем изделие получает окончательную форму в соответствии с проектом. Такое разделение операции повышает производитель­ность оборудования, дифференцируя его работу: каждая операция выполняется на специализированных станках.

При получении требуемой фактуры абразивную обработку производят, как правило, на шлифовально-полировальных станках.

Шлифование поверхности камня позволяет достичь высокой степени ее глад­кости, вплоть до зеркального блеска (для этого используют войлочный круг, под который подают полировальный порошок). Процесс шлифования останавлива­ют при получении поверхности с заданной степенью шероховатости. В практике фактурной обработки шлифованную фактуру с рельефом 0,2—0,5 мм получают при распиловке природного камня алмазными инструментами.

Фактура камня, обрабатываемого при помощи скалывающих инструментов, может характеризоваться наличием глубокого (до 50 мм и более) рельефа, со­здающего четкую светотень, повышающую декоративный эффект. Наиболее вы­разительный вид рельефа облицовочного камня — чередующиеся бугры и впа­дины. Более сложна фактура неглубокого рельефа, которая достигается после­довательной обработкой поверхности специальными инструментами.

К достижениям камнеобрабатывающей промышленности относится получе­ние тонкопиленых плит природного камня для облицовки толщиной не более 10 мм, внедрение ультразвуковой обработки материала, что Позволяет увеличить выпуск материалов при одновременном снижении их себестоимости, и повыше­нии качества.