Методические указания для самостоятельной работы студентов
Природные каменные материалы
Каменные строительные материалы включают широкую номенклатуру изделий, получаемых из горных пород: рваный камень в виде кусков неправильной формы (бут, щебень и др.), изделия правильной формы (блоки, штучный камень, плиты, бруски), профилированные изделия и др. Их разделяют на три группы. Первую составляют нерудные строительные материалы – это камень, используемый в виде полупродукта, идущий на производство искусственных строительных материалов (бетоны и строительные растворы, асфальтобетон). Под штучным стеновым камнем понимают каменные материалы правильной геометрической формы, полученные из горного массива с помощью специальных механизмов. Третью группу составляют облицовочные природные камни, пригодные для отделочных работ.
По происхождению горные породы делят на три основных вида (рис. 32):
1) магматические, образовавшиеся в результате затвердевания в недрах
земли или на ее поверхности, в основном из природного силикатного расплава – магмы.
2) осадочные, образовавшиеся путем осаждения неорганических и органических веществ на дне водных бассейнов и на поверхности земли.
3) метаморфические, являющиеся продуктом изменения магматических и
осадочных пород под действием высоких температур и давлений.
Рисунок 32 – Классификация горных пород
Используемые горные породы для производства материалов и изделий должны обладать достаточной прочностью, определенными физическими свойствами (плотностью, пористостью, водопоглощением), минимально допустимой маркой по морозостойкости, а в отдельных случаях достаточной истираемостью.
Прочность камня зависит от его строения и сил межзерновых связей слагающих его минералов. Так, прочность при сжатии у мелкозернистых пород выше, чем у крупнозернистых. Прочность при растяжении горных пород невысока и порой в 6-10 раз меньше прочности при сжатии.
Средняя плотность используемых камней изменяется в широких пределах
(от 300-500 кг/м3 доля пористых пород (пемзы, туфа, известняка и др.) до 2600-3300 кг/м3 для плотных пород типа гранита, габбро, диабазов, мрамора и др.).
Наименьшей пористостью обладают кварциты (0,7%) и граниты (1-3,3%), наибольшей – известняки (до 30%) и вулканические туфы (до 65%).
Водопоглощение характеризует способность горной породы впитывать и
удерживать в себе воду. Водопоглощение гранита – 0,1 – 0,8%, а туфа и известняка–ракушечника – до 40 % по массе.
Морозостойкость зависит от строения и пористости горной породы. Для большинства изделий из природного камня ее минимальную величину нормируют. Так, минимальная величина марки по морозостойкости для облицовочного камня F 15 (известняк-ракушечник, вулканический туф).
Истираемость горной породы нормируется у облицовочных материалов,
применяемых для устройства полов, лестниц, тротуаров и др.
Виды природных каменных материалов и их применение в
строительстве
Все каменные материалы, используемые в строительстве, делятся на две группы: материалы, используемые в первоначальном виде и материалы, требующие обработки.
К первой группе относятся:
Бутовый камень. Это крупные куски камня неправильной формы весом от 20 до 40 кг. Он используется для бутовой и бутобетонной кладки фундаментов, подземных стен и стен неотапливаемых зданий.
Гравий. Он представляет собой скопление обломков горных пород с величиной зерен от 5 до 70мм. Гравий применяют как заполнитель для бетонов, а также как фильтрующий материал в дренажных системах.
Песок. Это рыхлая горная порода, состоящая из частиц размером от 0,16 до 5 мм. Песок применяют как заполнитель для бетонов и растворов, а также при изготовлении керамики, стекла и других строительных материалов.
К материалам второй группы, требующим обработки, можно отнести:
Щебень. Он представляет собой угловатые обломки горных пород размером от 5 до 70 мм , образовавшиеся при дроблении горных пород. Его применяют как заполнитель для бетонов, а также при строительстве автомобильных и железных дорог.
Стеновые камни и блоки. Это штучные каменные материалы правильной геометрической формы, изготовленные из известняков, туфов и других горных пород. Масса камней до 40-45кг. Блоки отличаются от камней большими размерами и массой (более 100кг). Их используют для кладки стен.
Облицовочные каменные материалы. Они представляют собой широкую номенклатуру плит, плиток, фасонных и профильных элементов облицовки для наружной и внутренней отделки стен, полов, подоконников и др. Лицевая поверхность облицовочных материалов может иметь разнообразную фактуру, которая придается им ударной или абразивной обработкой. Ударная обработка заключается в откалывании поверхности камня с помощью камнетесного инструмента и дает возможность получить следующие фактуры: фактуру скалы с буграми и впадинами, как при естественном расколе породы; рифленую с правильным чередованием гребней и впадин; бороздчатую – с параллельными прерывистыми бороздками; точечную - шероховатую с точечными углублениями. Абразивная обработка включает распиливание, шлифовку и полировку. Распиливание осуществляют камнерезными машинами, шлифовку и полировку производят на шлифовально-полировальных станках с применением абразивных материалов и войлочных полировальных дисков. Абразивная обработка дает фактуры: пиленую – с тонкими штрихами и бороздками, шлифованную – равномерно шероховатую, лощеную – гладкую матовую с выявленным рисунком камня, зеркальную – гладкую с зеркальным блеском.
Бортовые камни. Их изготовляют методом обколки и обтески каменных пород. Применяют для устройства дорожных покрытий.
Брусчатка. Она представляет собой колотые и тесаные бруски камня, которые применяют для устройства мостовых.