Материалы и изделия из природного камня

Природные каменные материалы, обладая высокой атмосферостойкостью, прочностью и красивой окраской, широко применяют в строительстве в виде блоков для кладки стен и фундаментов зданий и сооружений, в виде облицовочных плит и камней для наружных и внутренних стен зданий и сооружений, при строительстве дорог, тротуаров, набережных, подпорных стенок и других сооружений, к материалам которых предъявляются особые требования по прочности, долговечности и декоративности.

Каменные материалы классифицируют по следующим признакам:
— плотности — обыкновенные (тяжелые) с объемной массой 1800 кг/м3 и более, легкие — менее 1800 кг/м3;
— пределу прочности при сжатии — для обыкновенных установлены М100-1000, а для легких — М4-200;
— степени морозостойкости — обыкновенные тяжелые имеют марки Мрз15-500; легкие -Мрз10-25;
— степени водостойкости (коэффициенту размягчения) — 0,6-1.

Выбор горных пород для производства строительных материалов и изделий производят на основании результатов испытаний образцов из них и технико-экономического анализа, целесообразности использования данной породы в конкретных условиях.

Материалы и изделия для фундаментов и стен. Для кладки фундаментов и стен подземных частей зданий применяют бутовый, колотый и пиленый камень из плотных изверженных, осадочных и метаморфических горных пород . Коэффициент размягчения камня, используемого для этих целей, должен быть не менее 0,7, морозостойкость — не ниже Мрз15. В зависимости от формы бутовый камень бывает рваный, постелистый и лещадный. Бутовый камень имеет размеры 150-500 мм.

Изделия и материалы, применяемые для кладки фундаментов и подземных стен, изготовляют из однородного камня, не имеющего следов выветривания, прослоек глины, а также расслоений и трещин. Для кладки надземных стен (устоев мостов, укреплений откосов насыпей и берегов рек, кладки подпорных стенок) и для дробления на щебень применяют пиленые и колотые штучные камни, получаемые из известняков, доломитов, песчаников, вулканических туфов.

Лицевая поверхность стеновых камней и крупных стеновых блоков должна отвечать требованиям декоративности.

Известняки и туфы, применяемые для изготовления стеновых камней, должны иметь плотность 900-2200 кг/м3, предел прочности при сжатии 0,4-50 МПа, морозостойкость — не ниже Мрэ15, коэффициент размягчения — 0,6-0,7. Размеры стеновых камней 390×190 × 188 и 490×240 × 188 мм.

Крупные стеновые блоки изготовляют из горных пород с плотностью до 2200 кг/м3 и пределом прочности при сжатии 2,5 МПа и выше. Крупные стеновые блоки, предназначенные для механизированной укладки, имеют размеры от 300×800 × 900 до 3000×1000 × 500 мм.

Облицовочные и архитектурные изделия. Облицовочные плиты и камни, элементы лестниц и площадок, парапетов и ограждений изготовляют из блоков природного камня путем их распиливания или раскалывания с последующей механической обработкой.

В зависимости от физико-механических свойств и строения исходной горной породы блоки делят на четыре группы: I — блоки из гранита, сиенита, диорита, лабрадорита, габбро, кварцита, базальта, диабаза; II — блоки из мрамора, брекчии и конгломератов, карбонатных пород и гипсового камня; III — блоки из известняка и песчаника; IV — блоки из вулканического туфа.

Горные породы, применяемые для изготовления блоков должны иметь предел прочности при сжатии не менее 5 МПа, морозостойкость — не менее Мрз15, коэффициент размягчения — 0,7-0,9. Размеры и объем блоков зависят от горной породы, из которой они изготовлены. Наименьший размер блоков из туфа — 0,2-0,4 м3, наибольший — 0,7-1,0 м3, а из гранита — 0,5-3 м3.

Блоки, предназначенные для распиливания, не должны иметь сквозных трещин. Тонкие извилистые трещины, выходящие на две смежные грани, допускаются только в блоках из цветного мрамора .

Облицовочные плиты и камни изготовляют путем раскалывания или распиливания блоков-полуфабрикатов. Облицовочным плитам придают самую разнообразную фактуру лицевой поверхности: зеркальную (полированную), получаемую из плотных горных пород (гранита, лабрадорита, мрамора, мраморовидного известняка, брекчии, конгломерата) обработкой полировочным порошком с накаткой глянца; лощеную — обработкой шлифовальным порошком без накатки глянца на плитах, изготовленных из плотных горных пород, исключая гипсовый камень; шлифованную — шлифованием абразивными инструментами лицевой поверхности плит, изготовленных из гранита, сиенита, лабрадорита, известняка, вулканического туфа и других горных пород; пиленую — распиливанием на канатных пилах или распиловочных станках с прямолинейным движением рамы; точечную — обработкой крестовой бучардой; бороздчатую — применением пластинчатой бучарды или катучей фрезы; рифленую — обработкой фрезой; фактуру «скала» — раскалыванием камня с дополнительным околом лицевой грани по периметру.

Плиты, применяемые для настилки полов и облицовки стен, имеют прямоугольную форму и размеры в зависимости от породы и фактуры поверхности камня. Для фактуры «скала» изделия должны иметь толщину не менее 150; для точечной, бороздчатой и рифленой фактуры — не менее 60, а зеркальной поверхности — не менее 12 мм. Плиты изготовляют шириной 200-400 мм и длиной 300-1000 мм. Из более прочных пород плиты изготовляют больших, а из менее прочных — меньших размеров.

К профильным элементам облицовки стен относятся цокольные плиты и камни для обрамления порталов, пояски карнизов, угловые и подоконные плиты. Их изготовляют из тех же материалов, что и облицовочные плиты, и придают самую разнообразную фактуру лицевой поверхности.

Элементы лестниц и площадок, парапеты и ограждения делают из мрамора, известняка, туфа, гранита, сиенита и других горных пород. Так же как и облицовочным плитам, лицевой поверхности элементов лестниц и площадок, парапетов и ограждений придают самую разнообразную фактуру в зависимости от вида горной породы .

Материалы и изделия для подземных гидротехнических сооружений и мостов. Для подземных сооружений и мостов применяют плиты и камни из изверженных и осадочных горных пород. Для облицовки туннелей и надводных частей мостов используют гранит, диорит, габбро, диабаз, базальт с пределом прочности при сжатии не ниже 100 МПа. Морозостойкость указанных горных пород для этих целей — Мрз100 и более. При изготовлении облицовочных плит из плотного известняка или песчаника их прочность должна быть не ниже 60, а морозостойкость — не менее Мрз100. Для облицовки подводных частей мостов применяют изделия из гранита, диорита, базальта и диабаза с пределом прочности при сжатии не менее 100 МПа и морозостойкостью — не менее Мрз100. Лицевые камни и облицовочные плиты для туннелей и мостов обрабатывают под фактуры «скала», бороздчатую или рифленую. Размеры и формы плит и камней устанавливают проектом.

Для гидротехнических сооружений применяют природные камни правильной или неправильной формы (рваные, обкатанные, колотые и пиленые, а также щебень), получаемые из изверженных, метаморфических или осадочных пород. Камни не должны иметь признаков выветривания, прослоек мягких пород — глины, гипса и других размокаемых и растворимых включений, а также рыхлых включений ракушек и видимых расслоений и трещин.

Камни для гидротехнического строительства делят: по плотности в сухом состоянии — на тяжелые с плотностью свыше 1800 кг/м3, средние — 1500-1800 кг/м3; по прочности при сжатии — на низкопрочные (слабые) с пределом прочности при сжатии 2,5-10 МПа, средней прочности — 15-40 МПа и высокопрочные (прочные) — 50 МПа и выше. По степени морозостойкости камни имеют марки Мрз25, 50, 100, 150, 200, 250, 300 и 500. Коэффициент размягчения для низкопрочных камней должен быть не менее 0,6; средней прочности — 0,75 и высокопрочных — 0,9 и более.

Для изготовления камней низкой прочности применяют известняки, средней прочности — известняки и песчаники и для камней высокой прочности — известняки, доломиты, песчаники, граниты, диориты, габбро, базальты и диабазы.

Жаростойкие и химически стойкие материалы и изделия. Материалы и изделия из природных камней, применяемые для работы при высоких температурах или в агрессивных средах, изготовляют из горных пород, не затронутых выветриванием. Для материалов и изделий, работающих в условиях высоких температур, используют хромит, базальт, диабаз, андезит, туф. Для защиты конструкций зданий и аппаратов от кислот (кроме плавиковой и кремнефтористоводородной) применяют облицовочные плиты из гранита, сиенита, диорита, кварцита, андезита, трахита, базальта, диабаза и кремнистого песчаника. Защита от щелочей достигается применением изделий из плотных известняков, доломитов, мрамора, магнезита и известкового песчаника . Для защиты от действия высокой температуры и агрессивных сред используют камни правильной формы и фасонные, плиты облицовочные и плиты для полов (гладкие и рифленые), камень, щебень и песок для бетонов и растворов, а также тонкомолотые порошки в качестве наполнителя для бетонов, растворов, мастик, замазок, шпаклевок и грунтовок.

Материалы и изделия из природного камня, применяемые для защиты от высоких температур, должны отвечать требованиям жаростойкости, а применяемые для защиты от коррозии изверженные горные породы должны иметь предел прочности при сжатии 100 МПа и более, плотность — не менее 2400 кг/м3, водопоглощение — не менее 1%, морозостойкость -Мрз300 и выше и кислотостойкость — не менее 95%; осадочные горные породы применяют с пределом прочности при сжатии не менее 30 МПа, плотностью 2300 кг/м3 и более, водопоглощением — не более 2% по массе, морозостойкостью — более Мрз100 и коэффициентом размягчения — не менее 0,8.