Природные камни общие характеристики

Природные каменные материалы являются основным сырьевым источником абсолютного большинства строительных материалов. Из горных пород сегодня производят отделочные и конструкционные изделия, вяжущие вещества (цемент, гипс, известь, жидкое стекло), бетоны, растворы, керамические и теплоизоляционные материалы, асбестоцементные изделия, мелкий и крупный заполнители (песок, гравий, щебень) для бетонов и растворов и другие материалы [3].

Сырьевой базой для промышленности строительных материалов являются горные породы. К горным породам относят скопление минеральных масс, состоящих из одного или нескольких минералов.

Минералы – составные части горных пород, однородные по химическому составу и физическим свойствам. Например, гранит состоит из трех минералов – полевых шпатов, кварца и слюды, а известняк – из одного кальцита. Породообразующими называют горные породы, в которых содержание минералов превышает 5%. К ним относятся: кварц, полевые шпаты, слюды.

Породообразующие материалы делятся на: твердые (гранит, диорит, сиенит, базальт, кварцит, андезит, диабаз); средней твердости (известняк, песчаник, мрамор, гипсовый камень, доломит); мягкие (шуфты, пемза).

Интересно знать: Структура и текстура горных пород

Для изготовления строительных каменных материалов и изделий, а также в качестве сырья для производства минеральных вяжущих материалов используются важнейшие виды горных пород: магматические (изверженные), осадочные (вторичные) и метаморфические (видоизмененные) (Рис. 3.1).

Магматические (изверженные) горные породы образовались в результате застывания и кристаллизации магмы – расплавленной массы преимущественно силикатного состава, образующейся в глубинах земной коры. Магма зарождается на глубине от 100 до 200км, температура расплава достигает 1300 ℃.

Если магма застывала в глубине земной коры и охлаждение шло медленно и под большими давлением, то образовались крупнокристаллические плотные горные породы, называемые глубинными. К таким породам относятся гранит, сиенит, диорит, габбро. Они отличаются высокой прочностью (не менее 100МПа), плотностью (более 2500 кг/м3), износостойкостью, хорошо полируются и в полированном виде высоко декоративны. Эти породы применяют для облицовки зданий и сооружений, устройства полов в общественных зданиях. В дробленом виде их используют в качестве щебня для высокопрочного бетона.

Если магма выливалась на поверхность земли, образовывались так называемые излившиеся породы: магматические базальты, порфиры диабазы. Из-за быстрого остывания магмы такие породы закристаллизовывались лишь частично или застывали в стеклообразном состоянии. Эти породы применяют там же, где глубинные, но их реже используют.

При вулканических извержениях, когда магма насыщена газами, образуются излившиеся высокопористые легкие породы (обломочные) – пемза и вулканический туф, плотность которых составляет 800. 1600 кг/м3 . Их широко используют в строительстве как местный стеновой материал и заполнитель для легких бетонов, в тонкоразмолотом виде – в качестве активных добавок к цементу и извести.

Интересно знать: Магматические горные породы

Рис.3.1. Генетическая классификация горных пород

Осадочные (вторичные) горные породы образовались в результате разрушения горных пород (механические отложения) и биологической (органогенные породы) или химической (химические осадки) переработки природного минерального сырья.

Интересно знать: Осадочные горные породы

Обломочные породы (механические отложения) образовались в результате физического выветривания, т.е. воздействия ветра, воды, знакопеременных температур. Они подразделяются на рыхлые и цементированные. К рыхлым относятся песок, гравий, глина. К цементированным — песчаник, конгломерат и брекчия.

Химические осадки образовались в результате выпадения солей при испарении воды в водоемах. К ним относятся гипс, ангидрит, магнезит, доломит и известковые туфы.

Органогенные породы образовались в результате жизнедеятельности и отмирания организмов в водах. К ним относятся известняки, мел, трепел, диатомит.

Метаморфические (видоизменённые) горные породы образовались в результате видоизменения магматических или осадочных пород под действием давления, высокой температуры и водных минеральных растворов. К ним относятся глинистые сланцы, кварцит, мрамор.

Интересно знать: Метаморфические горные породы

3.2. Строительные материалы из природного камня и их характеристика

Природные каменные материалы – это строительные материалы и изделия, получаемые механической обработкой (дроблением, раскалыванием, пилением, шлифованием) горных пород. Из физико-механических свойств природных каменных материалов обычно выделяют среднюю плотность, предел прочности при сжатии, морозостойкость, по величине которых оценивают их качество и разделяют на марки.

В зависимости от средней плотности природные каменные материалы делятся на легкие (пористые) (менее 1800 кг/м3) и тяжелые (более 1800 кг/м3).По пределу прочности при сжатии (МПа) установлены следующие марки каменных материалов: для тяжелых — 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 80, 100. Для легких — 3,5; 5; 7,5; 10; 15.

По морозостойкости в циклах замораживания и оттаивания для каменных материалов установлены марки: F10, F15, F25, F35, F50, F 100, F200, F300.

По степени водостойкости (коэффициенту размягчения) материалы делятся на группы с величиной данного показателя 0,6; 0,75; 0,9 и 1.

Каменные материалы и изделия, используемые в естественном виде, делятся на группы:

материалы, применяемые без обработки, в исходном виде – песок, гравий, щебень, бутовый, валунный и булыжный камни;
изделия правильной геометрической формы, полученные из горного массива – стеновые камни и блоки, облицовочные плиты;
облицовочные (декоративные) изделия – плиты, ступени, парапеты и др.

Источник

Сравнительная характеристика свойств природного камня

Природный камень издавна считается символом богатства, стабильности и долговечности. С годами камень не только приобретает ценность, но, зачастую, изменяет форму и цвет, подражая загадочному хамелеону. В природе насчитывается более 8000 разновидностей природного камня.

Типы пород по происхождению

По своему происхождению камни делятся на три вида. Магматические, или вулканические породы — граниты, сиениты, габбро, вулканические туфы, тешениты — образованы застывшей магмой. Осадочные породы — песчаники, доломиты, известняки, гипсовые камни — рождаются путем образования осадка из органических и неорганических веществ на поверхности земли или на дне водоемов. Метаморфический вид, объединяющий мрамор, сланцы, кварциты и гнейсы, появляется под влиянием высоких температур и давления.

Прочность натурального камня

Природные камни различаются не только своей декоративностью, но и по прочности, плотности, пористости, водопоглощению и показателем истираемости. От прочности зависит износостойкость материала. Природные камни высокой прочности начинают разрушаться не ранее чем через 500 лет (гранит, кварцит, сланец), а средней прочности поддаются разрушению через 50-75 лет (доломит, известняк, травертин). Такие материалы как ракушечник поддаются разрушению через 30 – 50 лет. Но за счет специальных гидрофобизирующих средств, которые способны существенно повысить стойкость материала к негативным внешним воздействиям, решается главная проблема невысокой механической прочности таких природных материалов. После специальной обработки камень может использоваться даже в местах с жесткими погодными условиями.

Плотность натурального камня

Плотность — это масса единичного объема вещества. От этого показателя зависит вес конструкции: чем выше плотность камня, тем конструкция будет тяжелее. По плотности камни делятся на легкие (плотность до 2200 кг/м3): доломиты, известняки, травертин и ракушечник. И тяжелые (плотность более 2200 кг/м3): кварциты, сланцы, граниты. Плотность зависит от пористости породы и минералов, входящих в ее состав. От пористости зависит водопоглощение и, соответственно, соле- и кислотостойкость. А это основные показатели, влияющие на долговечность материала. Кроме того, общая пористость определяет прочность, теплопроводность, полируемость, обрабатываемость, декоративность камня и другие качественные характеристики.

Пористость и водопоглощение камня

Показатель истираемости

Показатель истираемости относится к природному камню, который используют для дорожек, лестниц, полов и площадок. Горные породы и материалы по степени истираемости (при интенсивности человекопотока 1 млн. чел. в год (мм)) условно можно разделить на след. группы:

1. Кварциты и породы группы гранита — менее 0,12

2. Рыхлые базальты, мрамор, песчаники, доломиты, доломитизированные известняки — 0,35 — 0,5

3. Мраморизованные известняки, травертины, известняки, туфы — 0,6 — 1,5

4. Рыхлые известняки — 1,5 — 2,5

Исходя из вышеперечисленных свойств можно составить следующую таблиц.

Сравнительная таблица свойств природного камня

Свойства	Доломит	Известняк	Сланец	Кварцит	Травертин	Ракушечник
Декоративность	Поверхность камня ровная, цвет как правило однотонный (красный, зеленый, серый, белый, розовый)		Камень ровный, гладкий, с неповторимым рельефным рисунком.Цветовая гамма разнообразна: желтый, зеленый, черный, оранжево-коричневый	Камень ровный, с вкраплениями слюды, ярко переливается на солнце. Цветовая гамма: серо-зеленый с серебристыми вкраплениями, рыжий с золотистыми вкраплениями слюды	Камень гладкий и ровный, с уникальными рисунками, переливами мягких цветов: розовый, желтый, бежевый, темно-бежевый. Идеальный для обработки и интерьера	Камень гладкий и ровный, с вкраплениями ракушек, придающими удивительный узор камню. Цвета: розовый, бежевый.Идеальный для обработки и интерьера
Прочность	Средняя		Высокая		Средняя
Плотность (кг/м3)	1100-2300		2200-2400	2600-2700	1100-2300
Пористость (%)	5% > P > 20%		5% > P >20%	P < 5%	20% < P < 40%
Водопоглощение	2,7%		0,01-3%	0,59%	2,7-4,93%
Истираемость (мм), 1 млн. чел./год	0,35-0,6	0,6-1,5	0,12-0,35	менее 0,12	0,6-1,5	1,5-2,5

Источник