Главная › Новости

Номенклатура и свойства материалов из природного камня

Опубликовано: 04.10.2018

Два сценария расчета цены продажи

Номенклатура

В номенклатуру материалов из природного камня включают плиты, блоки, камни, архитектурно-строительные изделия (профильные и плоскостные), включая предназначенные для специальных нужд таких, как:

Химия 53. Полимерные материалы пластмассы — Академия занимательных наук

- гидротехнические (речные и морские);

- мосты и подземные сооружения (надводные и подводные части мостов, тоннели);

- дорожное строительство.

Рассмотрим, перечисленные выше, виды подробней.

Плиты (ширина до 1200 мм, толщина 5-40 мм) используются для наружной и внутренней облицовки.

Блоки (объем не менее 0,1 м3) прекрасно подходят для кладки фундаментов и стен. Технология обработки определяет возможные виды блоков – тесаные, колотые или пиленые.

Камни (390x190x188, 490x240x188, 390x190x288 мм и т.п.) несут ту же функциональную нагрузку, что и блоки.

Архитектурно-строительные изделия применяют для внутренней и наружной облицовки, оформления лестниц, ограждений и парапетов площадок. В эту, довольно значительную по размерам, группу входят плиты пиленые, колотые и цокольные; накрывочные колотые и пиленные; подоконные пиленые, ступени колотые, пиленые и цельные, проступи пиленые, парапеты криволинейные и прямоугольные, колонны, порталы, балясины, детали карниза, пояса, шары декоративные и камень кордонный.

Разберемся с терминологией.

Балясина – это относительно невысокий фигурный столбик в форме тела вращения. Используется в качестве элемента ограждения террас, лестниц и балконов, верхняя часть которых покрыта перилами. Изготавливается преимущественно из мрамора .

Портал – это профильное изделие, служащее для обрамления дверных проемов. Чаще всего производится из гранита, лабрадорита, габбро и других изверженных пород.

Деталь карниза - профильное изделие в виде декоративного выступа на верхней части наружной облицовки поля стены. Основная функция – защита стены от стекающей на нее с кровли воды. Наиболее используемый для этого материал – изверженные прочные горные породы.

Деталь пояса  представляет собой выступающий элемент наружной облицовки, который отделяет цокольную часть от вышележащей стены. Для его изготовления используют горные породы, обладающие высокими показателями прочности и плотности.

Камень кордонный это профильное изделие верхней части массив¬ного цоколя, как правило,  из прочных и плотных пород.

Декоративный шар — профильное изделие имеющее сферическую форму. Шары (чаще составные, чем цельные) используют для оформления фасадов зданий, набережных и фонтанов, а также в ландшафтной архитектуре. В качестве традиционно используемого сырья выступает гранит.

Что касается материалов специального назначения, то к ним относят бутовый камень (куски неправильной формы не более 50 мм по наибольшему измерению), щебень (куски до 150 мм из дробленого бута), плиты для гидротехнических сооружений (из изверженных и осадочных горных пород); брусчатку в форме бруска, слегка суживающегося книзу (из однородных мелко  и среднезернистых изверженных пород) - используется для мощения дорог; бортовые камни высотой до 400 мм (из плотных изверженных пород) - служат для отделения дороги от тротуара; плиты для тротуаров (обычно из гнейса) толщиной не ме¬нее 40 мм.

Свойства

Когда речь заходит о свойствах природных камней, то на ум прежде всего приходят из прочность и долговечность. При этом важно учитывать, что природный камень – весьма разнообразный по своей структуре материал, нередко сложенный из различных минералов, часто в процессе образования и последующего залегания в земной коре, подвергающийся значительным напряжениям. Кроме вышеперечисленных факторов на свойства природных камней заметное влияние оказывают способы добычи и обработки.

Свойства природных камней можно разделить на эксплуатационно-технические и эстетические.

Эксплуатационно-технические свойства, впрочем, как и эстетические (о них мы расскажем в следующей статье) определяются структурой горной породы. При ее оценке важно учитывать непосредственную связь  между составом и свойствами породообразующих минералов, которые отличаются самыми разными характеристиками (см. таблицу 1).

С учетом характеристик минералов, характера их расположения, количества и вида цементирующего вещества выделяют следующие основные структуры горных пород: кристаллические, стекловатые, пегматитовые, порфировые.

В ходе определения характера кристаллической структуры горной породы, устанавливают крупность зерен, которые классифицируют в соответствии с их размером. Принято выделять крупнозернистые структуры (> 40 мм), среднезернистые (2-10 мм) и мелкозернистые (< 2 мм). При этом у природных камней средней твердости, таких, как мрамор структура, имеющая размер зерна более 1 мм считается крупнозернистой, от 0,25 до 1 мм – среднезернистой и до 0,25 мм – мелкозернистой.

Для проведения физико-механических испытаний и оценки структуры добывают специальные образцы из массива природного камня, еще на этапе геологической разведки. Оценивая структуру природного камня, выбирают куски максимально больших размеров, при этом, с характерным для исследуемой породы расколом. При изучении образца учитываются следующие параметры:

- размер;

- форма;

- характер раскола;

- фактура поверхности раскола;

- стойкость минералов, т.е. способность к расколу по определенным плоскостям при ударе;

- наличие трещин, включений, секреции;

- и даже звук от удара молотком.

Способы добычи и рационального применения природного камня определяется твердостью материала.

В ходе определения твердости природных камней используют шкалу Мооса, сравнивая их твердость с твердостью специально выделенных их общего ряда минералов, которые расположены в особом порядке – по мере нарастания твердости, это: тальк, гипс, кальцит, плавиковый шпат, апатит, ортоклаз, кварц, топаз, корунд, алмаз.

Более точные данные можно получить, определяя твердость породы с помощью специального прибора (ПМТ-3), чей принцип действия базируется на вдавливании в исследуемый образец алмазной пирамиды (см. таблицу 2).

По твердости природные камни делятся на три группы (см. таблицу 3).

По шкале Мооса твердые камни имеют 6-7 ед., средние 3-5 ед., а мягкие – 1-2 ед. Твердые камни характеризуются большей монолитностью структуры по сравнению с двумя другими группами. Средняя плотность в зависимости от их вида камня, как правило находится в пределах 800-3100 кг/м3.

Эффект от замораживания и разморозки камня, действия воды и механических нагрузок в значительной степени зависит от пористости, которая может изменяться в довольно широких рамках (см. таблицу 4).

Таблица 1. Характеристика некоторых породообразующих минералов

Минерал	Природный камень, в состав которого входит минерал	Плотность минерала, г/см3	Твердость минерала по шкале Мооса
Кварц	Гранит, гнейс	2,65	7
Полевые шпаты:
ортоклаз, микроклин (калиевый полевой шпат)	То же	2,56	6
плагиоклаз (натриевый полевой шпат)	Гранит, гнейс, диорит, габбро и др	2,68	6
Слюды:
мусковит	Большинство изверженных природных камней, кроме карбонатных	2,9	2
биотит	То же	3	2-3
Пироксены:
авгит	Гранит, габбро, диабаз, базальт, андезит, трахит и др.	3,3	5-6
роговая обманка	То же	3,35	7

 

Таблица 2. Соотношение между твердостью минералов по шкале Мооса и твердостью, определяемой на приборе ПМТ-3

Минерал	Структура	Твердость по шкале Мооса	Твердость по ПМТ-3, МПа
Тальк	Чешуйчато-кристаллическая, совершенная спайность в одной плоскости	1	24
Гипс	Зернисто- или волокнисто-кристаллическая, совершенная спайность в одной плоскости	2	360
Кальцит	Кристаллическая, совершенная спайность в трех плоскостях	3	1090
Плавиковый шпат	Зернисто-кристаллическая, совершенная спайность в трех плоскостях	4	1890
Апатит	Зернисто-кристаллическая, совершенная спайность	5	5360
Ортоклаз	Призматическая, совершенная спайность в двух плоскостях	6	7950
Кварц	Кристаллическая, спайность отсутствует	7	11 200
Топаз	Кристаллическая, совершенная спайность в одной плоскости	8	14 270
Корунд	Мелкокристаллическая, спайность отсутствует	9	20 600
Алмаз	Кристаллическая, спайность по граням октаэдра	10	106 000

 

Таблица 3. Классификация природных каменных материалов по твердости

Твердые	Средней твердости	Мягкие
Гранит, гнейс, диорит, сиенит, габбро, лабрадорит, тешенит, диабаз, кварцевый порфир, базальт	Мрамор (ахроматический и хроматический), конгломерат, брекчия, известняк, песчаник, вулканический туф, известковый туф, сланцы	Гипсовый, тальковый

 

Характерная средняя плотность природных камней, кг/м3

Твердые породы
Габбро	3000-3100
Диабаз	2900-3000
Базальт	2900-3000
Лабрадорит	2700-2800
Тешенит	2700-2800
Кварцевый порфир	2600-2700
Гранит	2600-2800
Диорит и сиенит	2600-2700
Гнейс	2500-2600
Породы средней твердости
Мрамор	2700-2800
Брекчия	2400-2500
Песчаник	2400-2500
Известковый туф	2100-2300
Сланцы	2200-2400
Известняк	1100-2300
Вулканический туф	800—1100

 

Таблица 4. Пористость природных камней

Группа природных камней	Природный камень	Пористость
Твердые:
	Гранит	0,45-1,5
	Диорит	1,4-1,5
	Габбро	Менее 0,22
	Диабаз	0,1-0,2
	Кварцевый порфир	1,47-3,68
	Базальт	0,4-1,5
Средней твердости
	Мрамор	0,59-1
	Известняк	0,36-27
	Песчаник	2,8-3
	Туф	4,72-13,22

 

Таблица 5. Предел прочности при сжатии различных природных камней

Группа природных камней	Природный камень	Предел прочности при сжатии, МПа
Твердые:
	Гранит	90-250
	Гнейс	100-300
	Диорит	190-200
	Сиенит	190-200
	Габбро	200-300
	Лабрадорит	90-100
	Тешенит	100-130
	Диабаз	200-400
	Кварцевый порфир	112-340
	Базальт	50-300
Средней твердости
	Мрамор	60-200
	Известняк	0,4-100
	Песчаник	30-100
	Вулканический туф	15-60
	Известковый туф	20-40
Мягкие
	Гипсовый камень	15-30

Водопоглощение твердых природных камней, обычно, находится в пределах 0,01-5%:

- гранит, диорит и сиенит – 0,1-1;

- габбро – 0,1-0,2;

- лабрадорит и тешенит – 0,2-1;

- диабаз – 0,01-0,2;

- кварцевый порфир – 0,1-5;

- базальт – 1-5.

Водопоглощение камней средней твердости 0,1—40%:

- мрамор – 0,1-0,7;

- известняк – 0,5-40;

- песчаник – 0,2-,5;

- туфы – 4-40%.

Коэффициент указанных выше пород средней твердости, как правило, не менее 0,6.

Морозостойкость природного камня достаточно высока, так  твердые породы (гранит, диорит, сиенит, габбро) выдерживают 300 и более циклов лабораторных испытаний; диабаз, базальт – более 50. Камни средней твердости - более 25 циклов, а мягкие – не менее 15.

Предел прочности при сжатии природных каменных материалов зависит от их твердости (см. таблица 5). Проводя испытания предела прочности при сжатии используют образцы кубической или цилиндрической формы, высверленные из целого изделия. Для опытов с крупными блоками (высота более чем в 1,5 раза превышает толщину) готовят два образка – с нижней и верхней грани.

Важное значение для природных каменных материалов имеет параметр истираемости, поскольку их часто используют для покрытия полов в различных общественных местах. Наименьший показатель истираемости у твердых материалов (не более 0,5 г/см2), в то время, как у большинства природных камней средней твердости этот показатель находится в пределах 1-5 г/см2.

С твердостью так же напрямую связана долговечность. Одни из самых долговечных – мелкозернистые граниты, их первые признаки разрушения при наружной облицовке зданий в российской средней полосе могут проявиться только через 500 лет. У крупнозернистого гранита, сиенита, габбро и лабрадорита первые признаки разрушения могут нередко обнаруживаются только через 200 лет. Третье место занимает песчаник (около 100 лет), а замыкают список – мрамор, гипсовый камень и пористый известняк – в указанных выше условиях первые признаки порчи могут быть заметны менее, чем через 25 лет.

Что касается внутренней облицовки, то здесь природный камень фактически не имеет срока годности – нужен только систематический уход. Например, некоторые крупнопористые виды природного камня (пористые известняки, туфы) можно сохранить от запыления путем нанесения гидрофобных покрытий.