Классификация каменных материалов по способу получения

Виды и свойства природных каменных материалов

Классификация природных каменных материалов

Природные каменные материалы и изделия получают путем механической обработки горных пород, т.е. дробления, раскалывания, распиловки, отески, шлифовки (щебень, плиты и т.д.). Сырьем для получения природных каменных материалов служат горные породы, физико-механические и химические свойства которых в основном не изменяются в процессе механической обработки и, следовательно, определяют свойства соответствующих материалов.

Природные каменные материалы очень прочны, долговечны, огнестойки, обладают прекрасными декоративными свойствами. В наше время при­родные плотные каменные материалы, как правило, уже не используются для возведения стен, арок, куполов, колонн и других несущих и ограждающих конст­рукций, т.к. эти материалы трудоемки в обработке, обладают большой массой и высокой теплопроводностью. Но из-за положительных эксплуатационных и эстетических качеств продолжают широко применяться для облицовочных работ, устройства полов, дорожных покрытий и пр. Пористые природные материалы применяются в конструкци­ях стен жилых и общественных зданий в виде стеновых камней и блоков. Грубообработанные каменные материалы и соответствующие горные породы широко используются в качестве заполнителей для бето­нов, изготовления других искусственных каменных изделий на минеральных и органических вяжущих.

По виду и степени обработки различают грубообработанные материалы (бутовый камень, щебень, гравий, песок) и профилированные изделия (изделия и профилированные детали из природного камня; штучный камень и блоки правильной формы; плиты для наружной и внутренней облицовки зданий, полов; изделия для дорожного строительства и т.п.).

По способу изготовления природные каменные ма­териалы и изделия можно разделить: на пиленые, полученные абразивной обработкой (стеновые камни и блоки, облицовочные плиты и плиты для пола), и колотые, полученные ударной обработкой (бор­товые камни, камни тесаные, брусчатка, шашка для мощения и др.).

Используя ударную и абразивную обработку, природному камню придают ту или иную фактуру — различный характер по­верхности.

Ударная обработка заключается в обкалывании поверхности камня с помощью камнетесного инструмента со сменными нако­нечниками: для тески пользуются широким долотом-скарпелью; скалывание неровностей производят спицей — остроконечным долотом; для чистой обработки лицевой поверхности применяют бучарду со средней или мелкой насечкой.

Абразивная обработка включает распиливание, фрезерование, шлифовку и полировку.

Выпиливание штучных стеновых камней и блоков из пористых пород производят камнерезными машинами. Режущими элемен­тами машин являются дисковые пилы.

Для получения профилированных изделий (ступеней, поясков, карнизов и т.п.) на камнеобрабатывающих заводах применяют камнефрезерные и универсальные профилирующие машины.

Шлифовку и полировку производят на шлифовально-полировальных станках с вращающимися дисками, которые перемещают по поверхности изделия. Шлифуют с применением зернового аб­разива: корунда, карбокорунда или мелких пылевидных алмазов. После шлифовки камень имеет гладкую матовую поверхность. Полировка осуществляется войлочными полировальными дисками с использованием мастик и тонких полирующих порош­ков из оксидов металлов (хрома, олова, железа и др.) или азотно­кислого олова. После полировки поверхность плотного камня становится зеркально гладкой.

Абразивная обработка дает фактуры: пиленую — с тонкими штрихами и бороздками глубиной до 2 мм; шлифованную — рав­номерно шероховатую с глубиной рельефа до 0,05 мм; лощеную — гладкую бархатисто-матовую с выявленным рисунком камня; зеркальную — гладкую с зеркальным блеском.

Природные каменные материалы классифицируются также по физико-техническим и эксплуатационным свойствам.

По плотности природные камни делятся на лег­кие и тяжелые. Легкие камни плотностью не более 1,8 г/см 3 имеют пористое строение (вулканический туф, пемза, известняк-ракушечник) и поэтому применяются преимущественно в виде штучного камня и блоков для стен зданий и щебня для легких бетонов. Тяжелые камни плотностью более 1,8 г/см 3 (из гранита, сиени­та, диорита и т.п.) служат облицовкой и используются в виде плит пола, материалов и изделий для гидротехнического и до­рожного строительства.

По пределу прочности при сжатии образцов в воз­душно-сухом состоянии природные каменные материалы делят на марки (МПа): 0,4; 0,7; 1,5; 2,5; 3,5; 7,5; 10; 12,5; 15; 20; 30; 40; 50; 60; 80 и 100. Марки с 0,4 до 20 свойственны легким камням различ­ной пористости.

По морозостойкости природные каменные материалы разделяют на марки: F 10; F 15; F 35; F 100; F 150; F 200; F 300 и F 500. Высокую морозостойкость имеют плотные камни с равномерно-зернистой структурой. Свежедобытые известняки, доломиты, песчаники, туфы легко разрушаются от мороза вследствие того, что их поры за­полнены «горной влагой» и коэффициент насыщения пор водой близок к 1. После естественной просушки они оказываются дос­таточно морозостойкими и более прочными.

По водостойкости природные камни делятся на группы с коэффициентом размягчения не ниже 0,6 для наружных стен зданий; не ниже 0,8 – для гидротехнических сооружений и фундаментов.

В зависимости от назначения и условий применения природ­ные каменные материалы оценивают также по твердости, истираемости и износу, огнестойкости, стойко­сти к химическому воздействию внешней среды и т.п.

Грубообработанные каменные изделия.

Бутовый камень (бут) – куски камня неправильной формы, размером не более 50 см по наибольшему измерению. Бутовый камень может быть рваный (неправильной формы) и постелистый. Бутовый камень получают разработкой местных осадочных и изверженных пород, отвечающих проектным требованиям в от­ношении прочности, морозостойкости, водостойкости. Бут из осадочных пород (известняков, доломитов, песчаников) не дол­жен содержать крупных включений глины, рыхлых прослоек и включений пирита.

Из бута возводят плотины и другие гидротехнические соору­жения, его применяют для подпорных стенок, кладки фундаментов. Большое количество бутового камня перерабатывается в щебень.

Щебень – остроугольные куски камня размером 5-70 мм (для гидротехническо­го строительства до 150 мм). Получают его дроблением бутового камня и крупного гравия (валунного камня). Для обеспечения нужного зернового состава щебня процесс дробления осуществляют в несколько стадий. Встречается и природный щебень, называемый дресвой.

Гравий состоит из окатанных зерен тех же размеров, что и у щебня. Его получают просеиванием рыхлых осадочных пород.

Песок состоит из зерен различных минералов (кварца, полевого шпата, слюды и др.) с размерами 0,14-5 мм. Применяют природные и искусственные (дробленые) пески.

Щебень, гравий и песок используют в качестве заполнителей для бетонов. Предприятия-поставщики на эти материалы должны выда­вать сертификат радиационно-гигиенической оценки о содержании естественных радионуклидов.

Стеновые изделия.

Стеновые камни получают из туфов и пористых известняков пу­тем выпиливания механизированным способом из массива горной породы или распиловки блоков-заготовок. Камни применяют для кладки наружных и внутренних стен и перегородок.

Основные размеры стеновых камней: 390´190´188; 490´240´188; 390´190´288 мм. Каждый такой камень заменяет в кладке 8-12 кир­пичей. Для наружных стен применяют камни плотностью не более 2300 кг/м 3 . Водопоглощение камня должно быть не более 30 %, морозо­стойкость – не менее F 15. Стены из мелкопористого природного камня не требуют наружной штукатурки или облицовки.

Камни и плиты для облицовки.

Для облицовки гидротехнических сооружений, набережных, устоев мостов, цокольной части монументальных зданий приме­няют камни и плиты из гранита и других изверженных пород, которым свойственны высокая морозостойкость, прочность и твердость. Наружная облицовка зданий может выполняться из атмосферостойких осадочных пород (известняков, доломитов, песчани­ков, туфов), которые легче поддаются обработке и экономичнее гранитных пород. Для внутренней облицовки общественных зда­ний и сооружений (например, станций метрополитена) широко используют плиты, получаемые из хорошо распиливающихся пород: мрамора, ангидрида, гипса.

Камни для облицовки могут быть плитообразные (толщиной 15-25 см), утолщенные пирамидального вида (толщи­ной 30 см и более). Плиты для наружной облицовки имеют толщину 4-8 см, для внутренней – 1,2-4 см. Применение алмазных резцов позволяет изготовлять тонкие (5-10 мм) экономичные плиты, стоимость ко­торых в 2-4 раза ниже, чем обычных. Тонкие плиты ши­роко применяются, особенно для внутренней облицовки.

Специальные облицовки применяют для защиты от коррозии и действия высоких температур.

Цокольные плиты, а также детали карнизов, поясков и других выступающих частей сооружений изготовляют из стойких пород. Эти изделия не должны иметь волосных трещин, им придается такая форма, чтобы на них не задерживалась вода от дождя и тающего снега.

Плиты для полов и ступеней внутренних лестниц должны иметь высокие износостойкость и декоративные свойст­ва, соответствующие архитектуре интерьера.

Камни для гидротехнических сооружений.

Природные каменные материалы применяют в больших коли­чествах для гидротехнических сооружений. В зоне переменного уровня воды условия службы материала особенно неблагоприят­ны: камень испытывает многократное замораживание и оттаива­ние в насыщенном водой состоянии. Защитную облицовку в этой зоне устраивают из плотных изверженных пород, имеющих водопоглощение не более 1 %, марку по прочности – не ниже 80-100 МПа и по морозостойкости – F 150-F 500 в зависимости от класса сооружения, климатических и других условий эксплуатации. Со­ответствующим требованиям должны удовлетворять и материалы для каменных набросных плотин. Внутренние части набросок можно сделать из камня, полученного из осадочных пород марок 30-60 МПа с коэффициентом размягчения не менее 0,7-0,8.

Дорожные каменные материалы.

Бортовые камни, отделяющие проезжую часть дороги от тро­туара, изготовляют из плотных изверженных пород (гранита, диабаза и т.п.), отличающихся высокой морозо- и износостойко­стью и прочностью. Бортовые камни бывают прямые и лекаль­ные, высокие — до 40 см и низкие — до 30 см. Эти камни применяют вместо бетонных при соответствующем технико-экономическом обосновании.

Брусчатка для мощения дорог имеет форму бруска, слегка су­живающегося книзу. Брусчатку изготовляют механизированным способом из однородных мелко- и среднезернистых пород (диа­база и др.). Из таких пород изготовляют шашку для мозаиковой мостовой (приближающуюся по форме к кубу) и шашку для мо­щения (в виде усеченной пирамиды).

Тротуарные плиты изготовляют из гнейсов и подобных им слоистых горных пород. Они имеют форму прямоугольной или квадратной плиты со стороной 20-80 см с ровной поверхностью, толщиной не менее 4 см и не более 15 см.

Каменные кислотоупорные изделия.

Некоторые магматические и метаморфические (кварциты) горные породы используют для футеровки разнообразных уста­новок и аппаратов, подвергающихся действию кислот, щелочей, солей и агрессивных газов, а также испытывающих влияние вы­соких и резко меняющихся температур и давлений. Кислотоупор­ные породы идут на изготовление тесаных плит, кирпичей, бру­сков и фасонных изделий, а в дробленом и размолотом виде служат в качестве заполнителей и наполнителей в кислотоупор­ном бетоне, являются составными частями кислотоупорных це­ментов.

В соответствии с назначением применяемые горные породы должны удовлетворять определенным требованиям, а именно: быть кислотоупорными, т.е. хорошо сопротивляться воздействию различных кислот и других реагентов – это свойство оценивается по растворимости порошка породы в концентрированных кисло­тах (соляной, серной) при нагревании; иметь высокую огнеупор­ность; обладать достаточным сопротивлением сжатию и изгибу, а также вязкостью; выдерживать резкие колебания температур.

Из изверженных горных пород кислотоупорными являются главным образом кислые мелкокристаллические, к которым от­носятся бештаунит, андезит, гранит и некоторые туфы, а из метаморфических — кварцит.

Применение кислотоупорного штучного камня ограничено его высокой стоимостью, обусловленной трудностью добычи и обра­ботки, а также малым выходом готовой продукции из горной массы. Полноценным заменителем камня служит значительно более дешевый кислотоупорный бетон. Со штучным тесаным камнем соперничает также искусственный литой камень (базаль­товый, диабазовый).

Источник

Классификация каменных материалов по способу получения

Природные (естественные) каменные материалы и изделия получают из горных пород путем механической обработки (дробления, раскалывания, распиливания, тески, шлифовки, полировки). Для строительства используют как рыхлые (например, песок, гравий), так и массивные горные породы (граниты, известняки, песчаники и др.)

Горные породы служат основным сырьем для получения

1. природных каменных материалов (бутовый камень, щебень) и изделий (пиленые и тесаные плиты; фасонные детали для облицовки зданий и сооружений; пиленые, тесаные и колотые камни правильной формы; ступени, кровельные плитки и др.);
2. вяжущих веществ и искусственных каменных материалов получаемых обжигом горных пород: например, обжигом глин (кирпич), известняков (известь), известковых мергелей или смесей известняков и глин (цемент).

Материалы и изделия из природного камня имеют в строительстве самое разнообразное применение.

Легкие породы

Легкие (пористые) породы используют в виде камней для кладки стен зданий (взамен кирпича) и в раздробленном виде (щебень) для изготовления легких бетонов.

Тяжелые породы

Тяжелые (плотные) породы применяют в виде бутового камня для фундаментов и стен неотапливаемых зданий, а щебень из них — для изготовления тяжелых бетонов.

Штучные

Штучные (пиленые, тесаные, шлифованные, а иногда и полированные) изделия из природного камня употребляют в качестве облицовочных материалов. Такие облицовки служат:

1. для защиты сооружений от разрушительных внешних воздействий (конструктивная облицовка гидротехнических сооружений, опор мостов, набережных и т. п.);
2. для достижения определенного художественного эффекта (например, внутренняя архитектурная облицовка стен полированными каменными плитами);
3. для наружной облицовки цоколей, для частичной или сплошной облицовки наружных стен.

Россия богат месторождениями различных горных пород, в том числе цветных (декоративных), являющихся высококачественным материалом для наружных и внутренних облицовок капитальных зданий и сооружений. Благодаря, систематическим работам по разведке природных богатств были открыты и разрабатываются многочисленные месторождения ценных горных природных каменных материалов пород для строительства.

Строительная классификация каменных материалов

Природные каменные материалы и изделия можно разделить на следующие основные виды.

Грубообработанные каменные материалы

1. бутовый камень — куски неправильной формы (рваный бут), размером (в поперечнике) более 150 мм, добываемые при взрывных работах, или же неправильные плиты (постелистый бут и плитняк), получаемые выломкой из слоистых пород (главным образом из известняков и песчаников); бутовый камень получаю также в виде отходов при распиловке известняка, ракушечника, туфов и т. п.;
2. щебень — куски размером от 5 до 150 мм, образующиеся при дроблении камня; встречается также природный остроугольный щебень (дресва);
3. песок и гравий (гравий окатанный природный щебень), получаемые без обработки или путем просеивания рыхлых горных пород (иногда с промывкой и частичным дроблением излишне крупных кусков)

Изделия и профилированные детали из природного камня

1. штучный камень и плиты правильной формы с различно обработанной поверхностью (грубооколотые, тесаные, пиленые, шлифованные, полированные);
2. штучные фасонные (профилированные) из делия разной формы с различно обработанной поверхностью (ступени, подоконники, профилированные камни и плиты);
3. плитки для кровель (сланцевые), плитки и плиты для полов и т. п

Высокая прочность и твердость большинства горных пород делают их добычу и обработку очень трудоемкой. Поэтому операции по добыче и обработке камня все шире механизируются: советскими инженерами предложены новые способы добычи и ряд механизмов для облегчения и удешевления работ по получению каменных материалов и изделий

Получение каменных изделий

Разрабатывать породы, предназначенные для облицовки сооружений, обычным взрывным способом нельзя, так как при этом в камне образуются тонкие трещины, понижающие его атмосферостойкость.

Разработка этих пород состоит из следующих основных операций:

• а) отделения от массива блоков — сравнительно крупных размеров и по возможности правильной формы;
• б) подготовки блока к разделке выравнивание недостаточно правильных поверхностей);
• в) разделки полученных блоков на изделия требуемой формы или распиливания блоков на плиты;
• г) обработки кромок и поверхностей каменных изделий.

Для отделения «блоков» используют трещины, имеющиеся в породе, или ведут бурение с последующим расклиниванием (буроклиновой способ).

Применение изделий из природного камня

Применение изделий из природного камня дает в этих случаях возможность получить атмосферостойкие и одновременно декоративные облицовки.
Природные каменные материалы из рыхлых пород (песок, гравий), а также щебень используют для получения искусственных каменных материалов — бетонов и растворов, цементируемых различными вяжущими веществами. При строительстве дорог широко применяют природные каменные материалы как в виде песка и гравия, так и в виде околотых или грубо отесанных изделий (брусчатка, шашка, бортовые камни).

Изучение свойств природных каменных материалов существенно облегчается, если основываться на классификации горных пород, учитывающей условия их образования (генезис пород). Принципы такой генетической классификации были установлены еще М. В. Ломоносовым в 1763 г. В дальнейшем, по мере развития геологии, эта классификация совершенствовалась; особенно много в этой области сделано советскими учеными. Условия образования горных пород предопределяют общий характер строения пород данной группы. От строения же зависят основные свойства горных пород, а следовательно, и условия применения природных каменных материалов.

Природные каменные материалы виды

В строительстве наиболее широко используют следующие важнейшие виды горных пород природных материалов

• I. Изверженные (магматические) породы:
  • а) глубинные массивные: граниты, сиениты, диориты, габбро;
  • б) излившиеся массивные: порфиры, порфириты, диабазы, базальты, андезиты, трахиты;
  • в) обломочные рыхлые: вулканические пеплы, пемзы;
  • г) обломочные цементированные: вулканические туфы.
• II. Осадочные (пластовые) породы:
  • а) химические осадки: гипс, ангидрит, некоторые виды известняков, доломиты, магнезиты, известковые туфы;
  • б) органогенные: большинство известняков, мел, ракушечники, диатомиты (трепелы);
  • в) обломочные рыхлые: глины, пески, гравий;
  • г) обломочные цементированные: песчаники, конгломераты, брекчии.
• III. Видоизмененные (метаморфические) породы:
  • а) видоизмененные изверженные породы — гнейсы;
  • б) видоизмененные осадочные породы: кварциты, мраморы, сланцы.

Применение природных каменных материалов в нашем строительстве все время увеличивается, организовываются новые районные карьеры с комплексной механизацией добычи и обработки камня, щебня, гравия и песка, а также штучных каменных изделий.

Источник