Природный камень служил основным строительным материалом еще первобытному человеку.
Все древние постройки: храмы, дворцы, крепости, мосты, акведуки, ритуальные сооружения возводились из природного камня и поражают современного человека, как удивительные «Чудеса Света».
Во многих странах: Египте, Мексике, Греции, Италии, Китае, Камбодже, Индии сохранилось большое количество выдающихся памятников каменного зодчества, являющихся архитектурно-строительной составляющей древнейших цивилизаций, существовавших на Земле.
Каменные природные материалы очень прочны, долговечны, огнестойки, изготовлены из местного сырья.
В наше время природные плотные каменные материалы уже не используются для возведения стен, арок, куполов, колонн и других несущих конструкций, т.к. они трудоемки, 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.
Отходы горнодобывающей и камнеобрабатывающей промышленности используются в качестве заполнителя для бетонов, изготовления других искусственных каменных изделий на минеральном и органическом вяжущем.
Горные породы служат основным сырьем для получения
- 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.);
- 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:
- для защиты сооружений от разрушительных внешних воздействий (конструктивная облицовка гидротехнических сооружений, опор мостов, набережных и т. п.);
- для достижения определенного художественного эффекта (например, внутренняя архитектурная облицовка стен полированными каменными плитами);
- 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.
Достоинства и недостатки
Сегодня природный строительный камень представлен различными видами в обширном ценовом сегменте. Но все его разновидности имеют общие достоинства, среди которых стоит отметить следующие:
- Экологичность. Это один из самых безопасных для здоровья материалов, поэтому он активно используется в помещениях любого назначения.
- Долговечность. Даже по прошествии многих лет и изменении внешнего вида строительные камни выглядят красиво и благородно.
- Стойкость к механическому воздействию и огню.
- Разнообразие структур, узоров, типов, что позволяет создавать оригинальный неповторимый интерьер.
- Многие варианты имеют вполне приемлемую стоимость.
Главным недостатком является большая масса названного материала, приводящая к необходимости укрепления фундамента. Высокие абсорбирующие свойства также способствуют дополнительному увеличению веса.
В настоящее время все чаще можно встретить дикие строительные камни – это универсальный материал, отличающийся обширными цветовыми вариациями. Высокими прочностными характеристиками обеспечивается обширная сфера применения — как декоративная, так и строительная.
Строительная классификация каменных материалов
Природные каменные материалы и изделия можно разделить на следующие основные виды.
Грубообработанные каменные материалы
- 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.;
- щебень — куски размером от 5 до 150 мм, образующиеся при дроблении камня; встречается также природный остроугольный щебень (дресва);
- 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
- штучный камень и плиты правильной формы с различно обработанной поверхностью (грубооколотые, тесаные, пиленые, шлифованные, полированные);
- штучные фасонные (профилированные) из делия разной формы с различно обработанной поверхностью (ступени, подоконники, профилированные камни и плиты);
- 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
ГАББРО
Глубинная (магматическая) кристаллическая порода, обычно крупно- и среднезернистая; имеет те же структуру и сферу применения, что и гранит.
Цветовая палитра: от темного серо-зеленого до черного; зеленые сорта называют оливиновым габбро.
Физические свойства: легко поддается механической обработке, очень хорошо полируется и долго сохраняет блеск поверхности; полированный приобретает глубину, что выгодно отличает габбро от других черных камней. Высокопрочный, хорошо переносит морозы, отличается повышенной стойкостью к выветриванию.
Недостаток: в местах с интенсивным движением полы из габбро быстро теряют полировку.
Применение габбро:
- облицовка фасадов, внешняя отделка зданий
- облицовка полов в частных домах
- монументальное искусство, памятники
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.
ЛАБРАДОРИТ (павлиний камень)
Магматическая зернисто-кристаллическая горная порода.
Цветовая палитра: обычно черный и серый, изредка — светлый. Декоративный эффект придают камню радужные пятна на поверхности сине-зеленых, реже золотисто-желтых или оранжевых оттенков.
Физические свойства: высокие прочность, износо- и морозостойкость; водопоглощение не более 0,21, плотность 2,71; камень умеренно твердый, хрупкий, отлично полируется, чрезвычайно декоративный.
Применение лабродорита:
- внешняя отделка зданий
- облицовка полов, колонн, цоколей стен
- монументальная архитектура
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.
- а) химические осадки: гипс, ангидрит, некоторые виды известняков, доломиты, магнезиты, известковые туфы;
- а) видоизмененные изверженные породы — гнейсы;
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.
Свойства щебня
Щебень является одним из самых распространенных материалов для строительных работ. Он применяется при создании дорог, оформлении парков, а также присутствует в составе бетона. Он изготавливается из горных пород и имеет сыпучую структуру.
Прочность материала определяется путем воздействия высоким давлением и раздавливанием в специальном резервуаре. Используется широкая схема маркировок, определяющая специфику применения.
Характеристики морозостойкости отображают количество циклов замораживания без потери первоначальных свойств, данные параметры указаны в ГОСТ 8269-87. Также стоит отметить радиоактивность. Она имеет решающее значение при выборе материала для строительства жилых объектов.
КВАРЦИТ
Мелкозернистая осадочная горная порода; образовался в результате видоизменения кремнистых песчаников. Известен с давних пор, увидеть его можно в отделке храма Спаса на Крови и верхней части Мавзолея Ленина.
Цветовая палитра: серый, розовый, желтый, наиболее декоративны малиново-красный и темно-вишневый, иногда встречаются белые кварциты; цвет определяется присутствием железистого пигмента.
Физические свойства: имеет очень высокую твердость, однако поддается полировке очень высокого качества, поэтому считается очень декоративным отделочным материалом. Чрезвычайно долговечен, кислотоупорен, морозостоек, имеет прочность на сжатие 100-450 Мпа, низкий коэффициент водопоглощения и плотность порядка 2,7 г/см3.
Применение кварцита:
- монументальное строительство
- облицовка фасадов и цоколей
- внутренняя отделка интерьеров
- мощение террас, площадок, подпорных стенок
ТРАВЕРТИН
Известковый туф, промежуточная форма камня между известняком и мрамором. Идеальный материал для облицовочных работ.
Цветовая палитра: наиболее распространены оттенки от светло-бежевого до орехового; реже встречаются травертины более темных, коричневатых оттенков; существуют и интенсивно окрашенные травертины — красные и желтые камни из Ирана.
Физические свойства: низкий коэффициент истираемости, высокая теплопроводность и жаропрочность, легкость; хорошо поддается резке, шлифованию и полировке; не скользит при попадании воды. Свойства травертинов зависят от условий происхождения камня: чем больше в нем органических вкраплений (ракушек, листьев и пр.), тем более пористым он будет; плотность определяется глубиной залегания камня. Особенностью камня является его свойство меняться уже после добычи: бледные сорта могут желтеть из-за окисления солей железа, а твердость его увеличивается со временем.
Более темные травертины имеют лучшие технические качества. Белые травертины обычно оставляют неполированными: их теплый цвет выгодно отличается от холодного белого цвета полированного мрамора.
Применение травертина:
- облицовка фасадов и внешних стен
- мощение полов
- облицовка каминных порталов, лестниц, выделение зон, оформление арок, ниш и пр.
- отделка ванных комнат, саун
ПОРФИРЫ
Общее название горных пород, имеющих порфировую структуру: неравномерно-зернистую, когда в основной массе (обычно — вулканического стекла) встречаются крупные кристаллы-вкрапления минералов (порфировых выделений). По химическому составу и свойствам порфиры близки к граниту. Название происходит от своеобразной красной породы с белыми крупными вкрапленниками ортоклаза (одной из разновидностей полевых шпатов), ее использовали еще в Древнем Риме для изготовления предметов роскоши и статуй цезарей.
Цветовая палитра: темно-красный, пурпурный порфир чрезвычайно декоративны и использовались в монументальном искусстве; встречаются также серый, желтый, розовый и бурый различных оттенков.
Физические свойства: твердый, чрезвычайно декоративный, стойкий к выкрашиванию, долговечный; хорошо поддается полировке; имеет низкий коэффициент водопоглощения. Отдельные характеристики зависят от состава камня.
Применение порфиров:
- облицовка полов, колонн, цоколей стен
- монументальная архитектура
- мощение террас, тротуаров, дорожек, автомобильных подъездов
