Архит._материал._-_Шеина_Ч1

зданий и сооружений, где поддерживаются относительно постоянные температура и влажность, камень служит неизмеримо дольше указанных в таблице сроков (таблица 18).

Таблица 18 – Долговечность декоративно-облицовочных камней (по Б.В. Залесскому и Б.П. Беляеву)

Для сохранения декоративности и увеличения долговечности некоторых пород периодически, раз в 50...70 лет требуется соответственная очистка поверхности и повторная фактурная отделка. Это в первую очередь относится к породам средней и низкой долговечности.

Фактурная (декоративная) отделка камня в наибольшей степени раскрывает его достоинства (цвет и рисунок) и способствует наилучшей сохранности камня в зданиях и сооружениях. Особенно повышает долговечность камня полированная фактура, так как на такой поверхности не задерживаются агрессивные вещества.

Благоприятная блочность горных пород, слагающих месторождения, – одно из важнейших условий, определяющих возможность их разработки для получения облицовочного камня.

Под блочностью понимается совокупность таких свойств пород, как форма природных блоков, размеры и процент выхода из горной массы. Форма природных блоков зависит от взаимного расположения тектонических трещин, секущих камень месторождения. Наилучшим, обеспечивающим получение природных блоков, по форме своей близких к прямоугольному параллелепипеду, является сочетание трех систем трещин. Системы горизонтальных и слабонаклонных (до 20 º) так называемых постельных трещин, определяющих высоту добычных подуступов, и двух систем вертикальных (80...90 º) трещин, пересекающихся между собой под углами, близкими к прямому углу.

Трудность обработки природного камня и качество изделий, получаемых из него, зависят от минералогического состава, строения (структура, текстура, пори-

132

стость, трещиноватость, обрабатываемость, абразивность, анизотропность) и фи- зико-механических свойств породы.

Структура горной породы характеризуется особенностями строения, обусловленными размерами, формой и соотношением образующих ее минералов.

Структуры бывают полнокристаллические, неполнокристаллические, полукристаллические и стекловатые. Структура в значительной степени определяет декоративные качества горных пород.

Текстурой горной породы называют относительное расположение и распределение в ней породообразующих минералов. Текстуры камня бывают массивные, линейно-параллельные, полосчатые, слоистые, пористые. Трещиноватость бывает открытая, закрытая, сомкнутая и скрытая.

Обрабатываемость – способность горных пород принимать заданную форму и фактуру лицевой поверхности при воздействии различными инструментами.

Абразивность характеризуется изнашиваемостью камнеобрабатывающего инструмента в процессе трения. Она зависит от содержания в породе природных абразивных минералов (кварц, полевые шпаты, кремень, корунд и др.). Крупнозернистые горные породы с остроугольными зернами обладают более высокой абразивностью, чем мелкозернистые горные породы с окатанной формой зерен.

С анизотропностью связана способность горных пород более легко раскалываться по определенным направлениям. Это учитывается при раскалывании блоков.

Физико-механические свойства определяют технологию добычи и обработки камня, диапазон и направление его практического использования. При выборе камня необходимо учитывать в первую очередь прочностные показатели и морозостойкость, лимитированные ГОСТ 9479 (таблица 19). Кроме того, для оценки камня имеют значение и другие показатели: истираемость, водопоглощение и др.

Оценка истираемости предъявляется к изделиям из горных пород, применяемых для покрытия полов, лестничных маршей, площадок и т.д. Истираемость должна быть не более 2,2 г/см² при слабом движении (менее 500 чел/ч) и не более 0,5 г/см² при интенсивном движении (метро, вокзалы, спортивные комплексы и др.).

Водопоглощение имеет значение для прочности и морозостойкости камня. Для изверженных пород она составляет 0,2...0,7 %, для других – не более 30 %. При водопоглощении менее 0,8 % гopная порода имеет практически «абсолютную» морозостойкость. Для оценки камня имеют значение также плотность и пористость. По пористости горные породы подразделяются на низкопористые (менее 5 %), среднепористые (5...10 %), высокопористые (до 20...30 %). Для облицовочного камня, применяемого для кладки стен, определяется и теплопроводность.

133

Таблица 19 – Требования к камню для производства облицовочных изделий

Большое значение имеет и твердость горных пород, по которой они делятся на три категории: твердые, средней твердости и мягкие (таблица 20). В соответствии с твердостью подбирается технология добычи и обработки камня. От твердости камня зависит также тонкость обработки различных архитектурных профильных элементов, применяемых в отделке зданий и сооружений, а также возможность резьбы по камню.

Таблица 20 – Классификация камня по твердости (по М.Б Григоровичу)

134

9.8Обработка и область применения декоративного камня

Взависимости от областей применения декоративно-облицовочные камни подразделяются на три группы:

камни, не несущие значительных механических нагрузок (плиты, применяемые для внешней и внутренней облицовки зданий);

камни, предназначенные для больших механических нагрузок (плиты для полов, ступени и др.);

камни, идущие для сооружения монументальных памятников и крупных

декоративных архитектурных деталей (колонны, пилоны и т.д.).

К плитам, обработанным в различных фактурах, примыкает особо декоративная плитка, которая должна выпускаться для отделки интерьеров и внешнего декорирования государственных, общественных зданий и сооружений. Выпуск ее регламентируется ОСТ 41-77-73. Для этих целей из камней северо-запада России могут применяться кварцит малиновый и белый, амазонитовый гранит, хибинит эвдиалитовый, вулканическая брекчия, тингуаит, мрамор цветной и черный, таль- ко-хлоритовые и шунгитовые сланцы. Этим ОСТом установлен минимальный формат плиток 5х5 см.

Облицовочные материалы и изделия из горных пород изготавливают в виде плит и камней, элементов лестниц и площадок, парапетов и блоков для ограждений. В зависимости от применения их главными характеристиками являются цвет, фактура и атмосферостойкость.

Блоки добывают механизированным способом из горных пород, не затронутых выветриванием.

Блоки облицовочные подразделяются на четыре группы. Такие блоки должны иметь форму прямоугольного параллелепипеда (возможно отклонение не более 5º); на гранях блоков допускаются следы шпуров и другие неровности глубиной до 50 мм; блоки не должны иметь сквозных трещин, видимых на смежных гранях; тонкие извилистые трещины, выходящие на две смежные грани, допускаются только в блоках из цветного мрамора.

На некоторых заводах плиты укладывают непосредственно на поддон формы панели, с их тыльной стороны вводят пружинные закрепы, которые после заполнения формы бетоном и его затвердевания прочно связывают облицовочные плиты с конструкцией. Такой индустриальный метод снижает стоимость установки 1 м² облицовочного камня в 5...6 раз.

В ряде стран широко распространен способ крепления плит на откосе стены. Алюминиевую вспомогательную конструкцию закрепляют на стене здания или сооружения; плиты, имеющие пазы, вдвигают между горизонтальными алюминиевыми направляющими.

Плиты и камни облицовочные изготавливают путем раскалывания или распиливания блоков из природного камня с последующей обработкой лицевой поверхности или без обработки. Наиболее распространены облицовочные плиты и камни, полученные путем распиливания. Колотые плиты и камни изготавливают

135

раскалыванием некондиционных блоков из гранита, диорита, габбро и сходных с ними пород с хорошей раскалываемостью. Выбор фактуры лицевой поверхности производят в соответствии с требованиями проекта. Характеристика облицовочных плит и камней приведена в таблице 21.

Плиты и камни выполняют прямоугольной формы, а предназначенные для настилки полов – квадратной. На них не должно быть сквозных трещин, видимых на смежных гранях.

Таблица 21 – Характеристика облицовочных плит и камней

136

Плиты для настилки полов из природного камня обладают высокой долговечностью. Поэтому их рекомендуют применять в помещениях общественных зданий с интенсивными людскими потоками (станции метрополитена, вокзалы и др.). Чаще используют крупноразмерные квадратные плиты, сочетая при этом более светлые или темные разновидности камня (например, лабрадорита или габбро) с серыми и красными гранитами. Кроме того, для полов применяют плиты типа «брекчия», изготавливаемые на железобетонной основе из отходов камня, а также на полимерной основе.

Для наружной и внутренней отделки зданий и сооружений применяют также тонкие плиты из природного камня. Их изготавливают путем распиливания алмазными дисками блоков из природного камня (мрамора, известняка, туфа, травертина и т.д.). Ширина таких плит – 50...400 мм, толщина – 6...20 мм, длина – в пределах отношения ширины (высоты) к длине – от 11 до 15. Их изготавливают с тонко шлифованной и полированной фактурой. Кроме перечисленных материалов для облицовки стен используют каменную наборную мозаику, а также материалы на основе природного камня.

Рисунок 114 – Декоративная мозаика

Для изготовления декоративной мозаики мрамор распиливают на тонкие пластинки толщиной 4...5 мм, кромки которых тщательно пришлифовывают одну к другой, что дает возможность получать незаметные швы. Пластинки приклеивают клеем, например казеиновым, к асбестоцементным плитам, которые в дальнейшем на растворе устанавливают на облицовываемую поверхность (рисунок

114).

Живописную мозаику выполняют по заранее заданному рисунку. Камни распиливают на тонкие пластинки толщиной 4...5 мм, которым на шур-шайбе придается требуемая форма. Если необходимо придать пластинкам криволинейное очертание, их наклеивают на шаблон и обрабатывают на заточном станке с карборундовым кругом.

Подготовленные пластинки наклеивают на лист дюралюминия. Качество мозаики зависит от тщательности и достаточной выразительности подбора пластинок камня по цвету, тону и рисунку.

Ковровая мозаика дает возможность использовать отходы камня. В небольшую разборную форму с бортами укладывают куски плит лицевой стороной вниз, закрывают арматуру и заливают цементным раствором. После того как раствор схватится, форму разбирают, плиту шлифуют, а при необходимости полируют. На пол такую плиту укладывают на растворе так же, как и обыкновенные плиты из природного камня (рисунок 115).

137

Мраморок – мраморная крошка на основе полимера. Применяют в четырех вариантах в зависимости от крупности зерен мрамора. Гамма цветов позволяет достигать особых эстетических эффектов. Используют для облицовки внутренних стен, интерьеров и фасадов зданий. Поставляют материал рулонами шириной 95 см и длиной до 10 м.

Рисунок 115 – Мозаичный ковер из натурального мрамора

Гранулят – гранулы мрамора или кварца на основе полимера. Облицовка из гранулята устойчива к действию плесени, паразитической растительности и низких температур; имеет повышенную прочность, эластичность, атмосферостойкость и водонепроницаемость.

Конгломерат – наполнителем служит природный камень, в качестве связующего используют акрилаты.

Профильные элементы для облицовки стен – цокольные плиты и кордонные камни, обрамление порталов, пояски, карнизы, угловые плиты, подоконные плиты, плинтусы и др. (таблица 22).

Их изготавливают механизированным способом из пиленых плит. Они имеют отделочную лицевую плоскость и одну или две боковые грани, которые могут быть плоскими или профильными. Профильные элементы из твердых пород в наружных облицовках применяют для выполнения цоколей и порталов; из мрамора – для внутренней облицовки. К элементам лестниц относятся ступени цельные, облицовки проступи, подступенки.

Таблица 22 – Профильные элементы

138

Обрамление порталов, наружные пояски и карнизы

Окончание таблицы – Профильные элементы

Размеры элементов площадок, парапетов и ограждений устанавливают проектом с учетом размеров добываемых блоков. Ступени мраморные облицовочные изготавливают из плит белых и серых мраморов. При большой ширине марша ступени делают составными.

139

Для создания впечатления массивных ступеней вертикальные швы проступей и подступенков должны совпадать. Основные размеры элементов лестниц приведены в таблице 23.

Таблица 23 – Размеры элементов лестниц

Ступени лестниц и плиты для площадок из твердых пород должны иметь шероховатую поверхность. По форме поперечного сечения различают два типа ступеней: прямоугольные (в виде массивных плит) и с подрезкой (рисунок 116).

Природный камень также является материалом для монументального искусства: памятников, монументов, городской и парковой скульптуры.

Изделия из природного камня в процессе службы подвергаются постепенному разрушению, которое происходит под действием воды, газов, микроорганизмов, колебания температур и др.

Рисунок 116 – Лестница

Кроме того, горные породы находят применение в промышленности строительных материалов. Их используют как сырье для изготовления керамики (глины) и стекла (кварцевый песок и известняк). Для производства теплоизоляционных изделий (базальт, диабаз, диатомит, трепел, опока, доломит и хризотиласбест) и огнеупоров (доломит, кварцит). Для производства неорганических вяжущих веществ применяют различные виды известняков и глину, мергель и мел, доломит, гипс и ангидрит, опоку и трепел, вулканические туфы и трассы. В качестве заполнителей для растворов и бетонов используют песок, гравий и щебень (из гранита, диабаза, базальта, известняка).

140

9.9 Способы предохранения камня от коррозии

Изделия из природного камня в процессе службы в зданиях и сооружениях подвергаются постепенному разрушению, которое происходит под действием воды, газов, микроорганизмов, колебания температур и др. (рисунок

117).

Рисунок 117 – Физикохимическое

выветривание

природного

камня

Основными причинами разрушения природных каменных материалов в сооружениях являются:

физическое выветривание, причиной которого может служить вода, проникающая в поры и трещины камней, замерзающая и постепенно их разрушающая, а также частое нагревание и охлаждение камня летом. Особенно быстро разрушаются от этих причин порфиритовые и крупнозернистые породы;

химическое выветривание, причиной которого является наличие в породах веществ (натрий, известь, железо), растворяющихся дождевой водой и уносимых из камня.

Сернистые и углекислые газы (СО2, SО3 и др.), находящиеся в воздухе, разрушают поверхность известняков и мраморов, переводя с поверхности некоторое количество СаСОЗ в более растворимый двууглекислый кальций – Са(НСОЗ)2. Такой минерал, как пирит (FeS2) при доступе кислорода образует вначале FeSO4 и H2SO4, а затем Fе(SO4)3. Химическая коррозия происходит и из-за веществ, растворенных в грунтовой или морской воде (H2SO4, NaOH, Н2СОЗ и др.).

Химическое выветривание наиболее интенсивно протекает в условиях теплого и влажного климата и менее интенсивно в сухом и холодном климате.

Исключительная заслуга в объяснении процессов химического выветривания минералов сложного химического состава (полевые шпаты, слюды, роговой обманки и т.п.) принадлежит академику В.И. Вернадскому;

биологическое разрушение происходит при участии растительных и животных организмов. Мхи – лишайники, часто гнездящиеся в расщелинах камня, извлекают для своего питания щелочные соли и выделяют органические кислоты, вызывающие разрушение камня. Деревья и кустарники, поселяясь на каменных породах, размещают корневую систему в микротрещинах. По мере роста, корневая система оказывает расклинивающее действие, увеличивая размеры трещин.

Все виды выветривания протекают, как правило, одновременно. В результате совместного действия этих процессов, горные породы разрушаются и

141