Каменные материалы в строительстве. Способы их защиты

Виды горных пород

Природными каменными материалами называют строительные материалы, получаемые из горных пород за счет применения механической обработки (дробление, раскалывание, распиливание, шлифование и полирование).

Магматические:

Массивные:

• глубинные (гранит, диорит, габбро, лаброзит);
• излившиеся (порфиры, диабаз, базальт);

Обломочные (вулканические):

• рыхлые (пепел, пемза);
• цементируемые (туф);

Осадочные:

Механического отложения (обломочные):

• рыхлые (песок, гравий);
• цементируемые (песчаник, конгломерат);

Глинистые:

• белая глина;
• красная и т.д.

Хемогенные (доломит, магнезит, гипс).

Органогенные (известняк, ракушечник, мел, диатомит).

Метаморфические:

• Измененные магматические (гнейсы);
• Измененные осадочные (мрамор, кварциты).

Эти материалы широко применяются в строительстве, также являются основным сырьем для получения минеральных вяжущих веществ, сырьем для искусственных каменных материалов.

Бутовый камень

Применяется в строительстве в виде кусков горной породы неправильной формы (рваный бут).

Рваный бут

Получают из осадочных горных пород взрывным способом.

Плиты получают из слоистых горных пород. Масса отдельных бутовых камней достигает 20-40 кг. Предел прочности не менее 10 МПа. Коэффициент размягчения не ниже 0.75. В них не должно быть трещин, расслоений и рыхлых прослоек. Служит для кладки фундаментов, стен не отапливаемых зданий, подпорных стенок. Отходы при заготовке бутового камня дробят и используют в виде щебня для бетона.

Стеновые камни и блоки получают из известняков, вулканических туфов с плотностью до 2200 кг/м³. Размеры камней для ручной кладки 390х190х190. Правильную геометрическую форму получают методом выпиливания из массива, а неправильную — взрывом. Горные породы для стеновых камней и блоков должны иметь прочность не ниже 25 МПа, а коэффициент размягчения не ниже 0.6.

Облицовочные камни и плиты из природного камня получают распиливанием или раскалыванием с последующей механической обработкой. Для наружной облицовки должны быть атмосферостойкими, без трещин, без следов выветривания, иметь красивую и неизменяемую окраску.

Из отходов облицовочных камней делают мозаику.

Способы защиты каменных материалов

Конструктивные — обеспечить правильный и быстрый сток воды с поверхности камня, шлифование и полирование до плотной и гладкой поверхности.

Химическая пропитка поверхности пористого камня специальными составами (флюсты и гигрофорбирующие растворы).

Различные механические способы обработки делят природные каменные материалы на следующие основные виды:

• Гравий, песок (добываются при просеивании и промывании горных пород с рыхлой структурой);
• Бутовый натуральный камень (извлекается в открытых карьерах таких осадочных пород, как песчанки, известняки при помощи направленных взрывов);
• Щебень (получают при дроблении пород);
• Камни и блоки (их распиливают непосредственно при добыче в карьере камнерезными машинами из таких легких пород, как ракушечники и туфы);
• Фасонные изделия, камни для облицовки, плиты (получают на предприятиях, специализирующихся на камнеобработке, из пород с высокими декоративными свойствами — мрамора, известняка, гранита).

Природным каменным материалам надо соответствовать различным требованиям СНиП и ГОСТ, которые предъявляются в зависимости от вида их назначения или использования (например, отделка зданий внутри или снаружи, область дорожного строительства или сооружения гидротехнического характера).

К наиболее широко используемым материалам относятся гравий, песок и щебень. Их повсеместно используют для изготовления строительных растворов и смесей как наполнители. Бутовый камень используется наиболее часто при закладке фундамента различных зданий или стен с подпорной функцией и т.д. Пиленные блоки или камни применяют чаще всего для возведения стен при местном строительстве. Материалы, обладающие высокими декоративными свойствами и долговечностью (фасонные изделия, облицовочные камни, плиты) обладают различной характерной поверхностью или фактурой. Такие природные каменные материалы широко применяются для настилки полов, при сооружении ограждений и парапетов, изготовления ступеней, для отделки здания снаружи и внутри. Эти фактурные материалы (тесанные, полированные, колотые, шлифованные) применяются так широко в результате не только декоративных свойств, но и постепенным снижением их себестоимости в результате использования таких последних методов добычи, как механизированное раскалывание, применение алмазных инструментов, термообработки.

Известняки — это осадочная порода, сформированная главным образом кальциевым карбонатом или кальцитом, имеет четко выраженное слоистое строение, которое приобретает в процессе образования. Часто известняки содержат большое количество другой формы кальциевого карбоната — арагонита, также в малых количествах присутствует двойной карбонат магния (кальция) или различные переходные формы между доломитом, известняком и доломитовым изветняком. В процессе образования известняков водой приносятся глиняные частицы, что размывает отчетливые границы между такими породами, как глинистый известняк, глинистый сланец или известняк. Кремень тоже достаточно часто сопровождает известняк в виде кремниевых конкреций (желваков) или явно или неявно выраженных слоев. В процессе глубинного метаморфизма известняк — эта мягкая, легко царапающаяся ножом порода — образует мрамор. При метаморфизме под воздействие высоких температур и большого давления, кальций постепенно проходит стадию перекристаллизации и образует мозаичную структуру. При этом процессе образуются изометричные, с четкими границами, зерна, примерно одинакового размера, слагающие плотные агрегаты.

Известняк имеет объемную плотность 2,2-2,7, с разбавленной кислотой вступает в бурную реакцию. Преобладающий цвет — серый, белый, коричневатые оттенки, по может иметь различную окраску, включая черную.

Известняк по степени использования уступает только песчаникам и гравийным отложениям, так как легко обрабатывается, обладает прекрасными химическими свойствами и широко распространен.

Гравий — это рыхлая горная порода, сложенная обломками различных минералов и пород размером, по разным данным, 1 — 10 мм или 2 — 20 мм в поперечнике. По фракции гравий делиться на:

• мелкий (1 -2,5 мм);
• средний (2,5 – 5 мм);
• крупный (5 – 10 мм).

Виды происхождения гравия различны:

• речной;
• морской;
• ледниковый;
• озерный.

Часто гравий под воздействием глиняных частиц и воды цементируется и образует гравелиты.

Применение гравия: дорожное строительство, наполнитель бетона, строительный материал.

Гранит — образуется в следствии гранитизации самых различных пород под влиянием метаморфизма, магматизма и часто имеет смешанное происхождение. Гранитные массивы преобладают в земной коре (больше континентальной), это горная порода является наиболее распространенной. Структура породы явнокристаллическая, может изменяться от мелкозернистой до крупнозернистой, что является следствием очень медленного застывания изверженных магматических пород на большой глубине.

---