Природные каменные материалы

ПРИРОДНЫЕ КАМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ.

 

Природными  каменными материалами называются материалы и изделия, получаемые механической обработкой (дроблением, раскалыванием, распиливанием и  т.п.) горных пород.

Природный камень наряду с  древесиной был первым строительным материалом, используемым человеком. Из глубины веков пришли памятники архитектуры, возведенные из природного камня: одно из древнейших сооружений Стоунхендж в Англии, пирамиды в Египте, храмы Древней Греции. Средневековые  замки и храмы, построенные из природного камня, можно найти в каждой стране.

Природный камень, применяемый  непосредственно как строительный материал, привлекает своей декоративностью  и долговечностью.

В виде  облицовки его  применяли зодчие 18-19 веков, все царские  палаты были облицованы родонитом, малахитом, привезенным с Урала. Высокая стойкость природных каменных материалов делает их незаменимыми для гидротехнических сооружений, дорожного и мостового строительства и во многих других случаях. Когда необходимо обеспечить высокую долговечность сооружения.

Пористые камни, такие, как ракушечник или вулканический туф, очень  эффективны как местный материал для возведения стен, вместо кирпича  и других  искусственных стеновых материалов, так как энергозатраты  на их добычу несравнимо меньше, чем обжиг кирпича или изготовление бетонных панелей и блоков ( с учётом производства цемента и арматуры).

   Также  природные каменные материалы  играют роль сырья: его применяют  в керамики,  при изготовлении  стекла, при производстве портландцемента  и других вяжущих. Огромное количество песка, гравия и щебня используется для приготовления бетонов и растворов как заполнителя.

Общая доля затрат в строительстве  на эти материалы, называемые «нерудными материалами», превышает 20%.

Знакомство с природными каменными материалами целесообразно начинать с изучения свойств основных горных пород и минералов.

Горная порода – это природный минеральный агрегат, состоящий из одного минерала (мономинеральная порода) или из нескольких минералов ( полиминеральная порода)              

Минерал (от лат. minera  – руда) - это физически и химически однородное вещество, образовавшееся вследствие сложных физико-механических процессов на поверхности и в глубинах земли.

В природе найдено более 3 тыс. минералов, но лишь немногие из них образуют крупные скопления; такие минералы называют породообразующими.

КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИРОДНЫХ КАМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ.

Для того, чтобы легче разобраться  в многообразии горных пород и  выявить причины в различии их свойств, целесообразно воспользоваться  классификацией горных пород, в основу которой положено их происхождение (генезис). Принципы такой классификации были предложены еще М.В. Ломоносовым, а в современном виде она была доработана российскими учёными Ф.Р. Левинсоном-Лессингом, А.П. Карпинским и др.

Генетическая классификация  горных пород учитывает условия  их образования, которые предопределяют строение  и, следовательно, свойства пород. Природные каменные материалы по происхождению подразделяются на три группы.

Магматические			Осадочные			Метаморфические
Массивные		Обломочные	Хим-ие осадки	Органогенные  отложения	Мех-ие осадки	Продукт перекристаллизации магмат. пород	Продукт перекристаллизации осадочных пород
Глубинные Гранит, сиенит, габбро	Излившиеся Порфир, базальт.	Вулканические пеплы, пемзы, туфы.	Гипс, известь.	Мел, ракушечник, диатомиты, трепелы, опоки.	Рыхлые Песок, гравий, глина Сцементированные Песчаник, конгломерат, брекчия	Гнейсы	Мрамор ( из  извести)

Магматические, образовавшиеся при кристаллизации природного силикатного расплава – магмы.( первичные породы, образующиеся при остывании магмы)

Осадочные, образовавшиеся в поверхностных условиях, из продуктов разрушения других пород.( вторичные породы, образовавшиеся в результате выветривания магматических пород)

Метаморфические, образовавшиеся из магматических или осадочных пород при изменение условий (давления, температуры в земной коре)

Глубинные породы характеризуются крупнокристаллической структурой, отсутствием пор,  высокой прочностью, твёрдостью и морозостойкостью. В полированном виде глубинные породы очень декоративны. К ним относятся: граниты, сиениты, габбро и диориты.

Гранит – зернисто-кристаллическая порода, сложенная из трёх минералов: кварца, полевых шпатов и слюды ( иногда вместо слюды роговая обманка)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВИДЫ КАМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ.

Области применения природного камня очень широки и  виды каменных материалов можно разделить  на две группы:

1. Материалы, не требующие обработки.
2. Материалы, требующие обработки.

Первая  группа:

Песок – это рыхлая смесь зёрен, с размерами частиц 0,14 – 5 мм. Используется, как мелкий заполнитель для бетонов и растворов.

Гравий  - это рыхлая сыпучая смесь зерён, с размерами частиц от 5 до 70мм. используется как крупный заполнитель для бетонов, асфальтобетонов, а также как фильтрующий материал для очистки воды при строительстве очистных станций. Бутовый камень – природные куски камня неправильной формы, получаемые взрывным методом (рваный бут), или плиты неправильной формы (постелистый бут или плитняк), получаемые выламыванием из слоистых пород. Используется для бутовой и бутобетонной кладки подвальных стен и стен не отапливаемых зданий. 

Булыжный камень – используется для устройства верхний покрытий дорог IV-V категорий, оснований под дороги, откосов земляных сооружений, для мощения ж/д откосов и для берегоукрепительных работ. Сейчас применяют редко, так как это требует больших затрат ручного труда.  

Вторая  группа.

Облицовочные плиты, которые имеют различную фактуру:

• Фактуру «скалы» с крупными буграми и впадинами;
• Рельефную
• Пилёную;
• Шлифованную;
• Полированную.

Щебень – представляет собой кусковой материал неправильной формы, с размерами частиц от 5 до 70 мм, получаемый дроблением горных пород. Используется как заполнитель в тяжелых бетонах и асфальтобетоннах.

Черепица из кровельного сланца ( месторождения в Эстонии близ Коклоярва)

Бортовые камни (бордюрные) – служащие для отделения проезжей части от тротуара, изготовляют главным образом из сиенита и гранита. Представляют собой прямоугольные парраллелипипеды длиной 1000…2000 мм, высотой 300-400 мм и шириной 100…200 мм.

Брусчатка – колотые или тесаные камни из изверженных или плотных осадочных пород, имеющую форму, близкую к кубу. Брусчатка – очень долговечное и декоративное покрытие улиц и площадей; в частности, брусчаткой вымощена Красная площадь в Москве.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СВОЙСТВА ГЛИН.

1.Пластичность – это способность глин в увлажненном состоянии принимать под влиянием внешних воздействий требуемую форму и размеры и сохранять её без разрывов и трещин при сушке и обжиге. Пластичность зависит от минерального состава и тонкости частиц глины. Пластичность можно повысить:

• введением пластифицирующих добавок
• отмучиванием – отчистка глины от примесей песка
• вылёживанием в водонасыщенном состоянии в течение нескольких месяцев.

Пластичность  можно уменьшить введением отощающих  добавок.

2.Усадка  глины – это уменьшение линейных размеров глиняного сырца при сушке (воздушная усадка) и обжиге (огневая усадка). Усадку выражают в % от первоначального размера изделия.

Воздушная усадка имеет значение равное от 2 до 12% от первоначального размера изделия

Огневая усадка – 2-8%

Полная усадка складывается как сумма воздушной и огневой усадок.

3.Спекаемость  глин или поведение глин при воздействии высоких температур.

При температуре  свыше 100⁰С из керамики удаляется физически связанная вода, затем выгорают выгорающие и порообразующие добавки, в интервале температур 450-750⁰С удаляется химически связанная вода – этот процесс сопровождается необратимой потерей пластичности.

В интервале  температур 900-1000⁰С из остатков алюмосиликатов образуется новая фаза муллит , которая и придаёт керамики камнеподобное состояние.

 

 

 

 

 

 

КЕРАМИЧЕСКИЕ  ИЗДЕЛИЯ.

 

1. Стеновые изделия.

Кирпич  керамический полнотелый ГОСТ530-95.

Кирпич представляет собой прямоугольник с размерами  мм

 1     2

 

  3

 

                Рис.1 Кирпич керамический полнотелый:

1. постель; 2- ложок; 3- тычок

 

Что нужно знать  о кирпиче?

Кирпич должен быть нормально обожен, без пережога и недожога, не должен содержать сквозных трещин более 1шт, должен иметь правильные рёбра и грани. Это касается внешнего вида кирпича (на кирпичных заводах на внешний осмотр количество кирпича берётся от объёма партии производства, например если завод выпускает партию объёмом в 41 тыс. штук, то на внешний осмотр будет подвергаться кирпичи в количестве 24 штук)

Свойства кирпича:

средняя плотность r₀=1600-1900 кг/м³;

пористость 28…30%

водопоглощение по массе В_m 6%

коэффициент теплопроводности l=0,7-0,8 Вт/м×⁰С

Основная характеристика качества кирпича – марка по прочности, марка кирпича по прочности обозначается буквой М и представляет собой цифровое значение предела прочности при сжатии, с учётом предела прочности при изгибе. Установлено 8 марок:

75, 100, 125, 150, 175, 200, 250 и 300

По морозостойкости для кирпича  установлены четыре марки: F15, F25, F35 и F50

Применение:

1. для несущих и внутренних стен зданий;
2. для печей и тепловых агрегатов;

Не применяется или применяется с дополнительной гидроизоляцией для кладки стен подвалов и цокольных этажей.

Хранится кирпич в штабелях высотой  до 1,6 м, уложенным на ребро (ложковую грань).

 

 Кирпич керамический пустотелый

Размер  (полуторный) с технологическими пустотами сквозными несквозными в количестве от 2 до 60 штук. Вид этих пустот разнообразный. Пустоты могут быть круглые, овальные, квадратные, прямоугольные, щелевые и другие. Они могут располагаться вертикально и горизонтально к основании кирпича. Наиболее часто - вертикальное расположение.

 

 

 

 

Рис. 2 Кирпич керамический пустотелый.

 

Марки 75, 100, 125. 150, 200, 250

Марки по морозостойкости F15, F20, F25, F30, F35, F40, F45, F50

Пустотность V_п=15-33%

Кирпич модульный 288х138х65(85)

Камни керамические пустотелые

Керамическими камнями называют штучные  стеновые изделия размером от 250х120х138 мм (сдвоенный по высоте кирпич) и  до укрупненных камней 519х260х219 мм для  кладки стен в "один камень".

Эти изделия более крупноразмерные, чем кирпич, тем самым позволяют ускорить кладочные работы.

Марки по прочности от 75 до 200, по морозостойкости  не ниже F35, объём пустот V_п=25-35%

 

Пустотелый кирпич и камни  нельзя использовать для кладки фундаментов, подвалов, цоколей и других частей зданий, где они могут контактировать с водой. Замерзание воды, попавшей в пустоты кирпича или камней, сразу приводит к их разрушению.

 

Кирпич строительный легкий

Это кирпич, который выпускают из смеси глины  диатомитов и трепел, а также выгорающих добавок –  это высокопористый, лёгкий кирпич с плотностью

r₀=700 – 1400 кг/м³

Марки по прочности М50, М75, М100

Марка по морозостойкости F10

Этот кирпич нужен для малоэтажного строительства, в частном строительстве  в селе. Достаточно дешёвый и запас  прочности хватает для малоэтажного   строительства.

Кирпич дорожный (клинкерный)

Это кирпич, который выпускают менее  пористым из тугоплавких глин размером 220х110х65 мм. Это плотный керамический материал с водопоглащением по массе  В_m=2-4%.

Марки по прочности М400, М600, М1000. Марки по морозостойкости F50 – F100.

Это один из самых долговечных дорожных материалов.

 

 

 

 

 

ОТДЕЛОЧНЫЕ КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИЛЫ.

 

Облицовка керамикой не только придаёт декоративность, но и защищает конструкцию от внешних  воздействий.

Различают отделочную керамику для наружной и внутренней облицовки, а также для покрытия полов.

Материалы для наружной облицовки  зданий и сооружений включают в себя лицевой кирпич, крупноразмерные облицовочные плиты и архитектурные детали (терракоту) и плитки различных размеров.