Лекция 2

4. Природные каменные материалы

4.1. Классификация, свойства и добыча каменных материалов

Природные каменные материалы получают механической обработкой, т. е. дроблением, раскалыванием, распиливанием горных пород. Таким образом получают облицовочные плиты, камни и блоки для кладки стен, щебень. Все эти виды строительных материалов называются нерудными. Некоторые горные породы (песок, глину, гравий) используют без обработки.

Природные каменные материалы являются наиболее доступными. С появлением искусственных каменных материалов (бетона, керамики) и индустриальных методов возведения зданий и сооружений применение природного камня в строительстве значительно изменилось. В настоящее время природный камень в основном используют в качестве заполнителя в бетонах, как сырье для получения керамики, вяжущих веществ, стекла, а также для облицовки зданий и инженерных сооружений, как местный строительный материал для кладки стен.

Природные каменные материалы классифицируют по плотности на тяжелые — плотностью более 1800 кг/м³ и легкие — плотностью менее 1800 кг/м³.

Добычу природных каменных материалов осуществляют в основном открытым способом. Разработку горных пород в карьерах ведут различными способами: экскаваторами, гидромеханизацией, камнерезными машинами, взрывным способом и т.д.

В зависимости от способа изготовления изделия и материалы из природного камня делят на следующие виды: пиленые, пиленые с последующей обработкой, колотые, грубоколотые, рваные, дробленые, молотые.

Все природные каменные материалы являются, в свою очередь, горными породами, состоящими из различных минералов.

4.2. Строительные материалы и изделия из природного камня

В зависимости от степени обработки различают грубообработанные каменные материалы, штучные изделия и профилированные детали. К грубообработанным относятся; песок, гравий, щебень, бутовый камень.

Песок— минеральные зерна размером 0,14—5 мм, получаемые при просеивании мелких рыхлых пород; иногда песок получают дроблением с последующим рассевом отходов обработки камня.

Гравий — окатанные зерна размером 5—150 мм, получаемые из рыхлых пород просеиванием на соответствующих ситах.

Щебень — куски камня неправильной формы размером 5—150 мм, получаемые дроблением горных пород; встречается также природный щебень (дресва).

Бутовый камень (бут) — крупные куски камня неправильной формы, получаемые взрывным методом (рваный бут) из осадочных (известняков, доломитов) или изверженных горных пород, или плиты неправильной формы (постелистый бут), получаемые выламыванием из слоистых пород. Размер бутовых камней для укладки вручную 150—500 мм массой от 10 до 30 кг, для механизированной укладки (например, в плотинах) масса камней может достигать нескольких тонн. Бутовый камень — экономичный строительный материал, применяемый для кладки фундаментов, стен вспомогательных помещений (склады и т. п.), массивных частей гидротехнических сооружений. Однако из-за трудоемкости кладки большую часть добываемого камня перерабатывают на щебень для бетона.

Штучные изделия. Стеновые камни и блоки получают из пористых известняков, вулканических туфов и других горных пород плотностью 900—2200 кг/м³. Основные размеры камней для кладки стен: 390х190x188 и 390х190х288 мм. Каждый стеновой камень заменяет 8—12 кирпичей. Значительно эффективнее использование крупных стеновых блоков размером до 3000x1000x500 мм, массой до 1,5 т. Правильную геометрическую форму и требуемые размеры камней и блоков получают, выпиливая их из массива с помощью камнерезных машин. Пиленые стеновые камни и блоки — эффективный местный строительный материал.

Для наружной облицовки используют плотные атмосферостойкие горные породы, в основном глубинные изверженные (граниты, сиениты, габбро), а также плотные известняки, доломиты, мрамор и вулканический туф. При выборе вида камня для наружной облицовки основными критериями служат его декоративность и долговечность.

Для внутренней облицовки зданий применяют плиты из пород средней твердости: мрамора, пористых известняков (травертина, ракушечника), вулканических туфов. В зависимости от способа получения облицовочные плиты могут быть колотые и тесаные, получаемые обработкой ударными инструментами, и пиленые, изготовляемые распиливанием каменных блоков. Колотыми и тесаными плитами толщиной не менее 100 мм облицовывают уникальные здания, памятники и гидротехнические сооружения (набережные и т. п.). Такие плиты трудоемки в изготовлении.

Пиленые плиты для наружной облицовки выпускают толщиной 20—40 мм, шириной 400—1000 мм, длина может быть произвольной, но обычно 1000—1200 мм. Пиленые плиты для внутренней облицовки изготовляют толщиной 10—12 мм, шириной 400 мм, длиной 800 мм.

В зависимости от способа обработки поверхность облицовочных плит имеет различную фактуру: ударной обработкой получают грубые фактуры (фактуру «скалы» с крупными буграми и впадинами, рифленую и др.); абразивной — более гладкие (лощеную, шлифованную, полированную).

Из природного камня изготовляют также материалы для дорожного (бортовые камни, брусчатка и др.) и гидротехнического строительства.